JPS6128085B2 - - Google Patents
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- JPS6128085B2 JPS6128085B2 JP53034095A JP3409578A JPS6128085B2 JP S6128085 B2 JPS6128085 B2 JP S6128085B2 JP 53034095 A JP53034095 A JP 53034095A JP 3409578 A JP3409578 A JP 3409578A JP S6128085 B2 JPS6128085 B2 JP S6128085B2
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- JP
- Japan
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- magnetic field
- ferromagnetic
- bias
- magnetoresistive element
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- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 70
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims description 31
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- AJCDFVKYMIUXCR-UHFFFAOYSA-N oxobarium;oxo(oxoferriooxy)iron Chemical compound [Ba]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O AJCDFVKYMIUXCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は位置検出装置等として使用可能な磁気
センサ、特に強磁性金属磁気抵抗素子を用いて磁
場の大きさに感応するようにした磁気センサの改
良に関する。
センサ、特に強磁性金属磁気抵抗素子を用いて磁
場の大きさに感応するようにした磁気センサの改
良に関する。
第１図に示す如く磁気抵抗の異方性効果を有す
る強磁性体部材１，２を２個の夫々の電流通路が
互いに直交するように配置し、その中点端子ｂ
（電圧端子）で直列に結線して端子ａ，ｃ（電流
端子）に給電するように構成した強磁性金属磁気
抵抗素子に磁化を飽和させるに充分な磁場が該素
子の面内に印加され、その磁場の方向が変化する
と、前記中点端子ｂの電圧が変化することは公知
である。
る強磁性体部材１，２を２個の夫々の電流通路が
互いに直交するように配置し、その中点端子ｂ
（電圧端子）で直列に結線して端子ａ，ｃ（電流
端子）に給電するように構成した強磁性金属磁気
抵抗素子に磁化を飽和させるに充分な磁場が該素
子の面内に印加され、その磁場の方向が変化する
と、前記中点端子ｂの電圧が変化することは公知
である。
この原理を利用した従来の位置検出装置、例え
ば磁気スケール用原点検出器は前記両部材に互い
に同方向のバイアス磁場を附与する構成をとつて
おり、原点磁場内で磁気抵抗素子が回転した場合
には、前述した感磁原理に基づいて前記出力電圧
が変動し、零ドリフトを生ずる欠点がある。
ば磁気スケール用原点検出器は前記両部材に互い
に同方向のバイアス磁場を附与する構成をとつて
おり、原点磁場内で磁気抵抗素子が回転した場合
には、前述した感磁原理に基づいて前記出力電圧
が変動し、零ドリフトを生ずる欠点がある。
本発明はかかる従来装置の欠点である位置信号
磁場内での検出素子の回転による出力変動をなく
すため、直交配置された強磁性体部材の夫々に互
いに逆方向のバイアス磁場を印加するようにし
て、信号磁場の方向には関係なくその大きさだけ
に感応する構成としたことを特徴とする。
磁場内での検出素子の回転による出力変動をなく
すため、直交配置された強磁性体部材の夫々に互
いに逆方向のバイアス磁場を印加するようにし
て、信号磁場の方向には関係なくその大きさだけ
に感応する構成としたことを特徴とする。
以下図面に示す実施例を参照して本発明を更に
説明すると、第２図に示す本発明による原点検出
器において、３は２個の平行に設けられた磁石
４，５から成る発磁体で、磁気スケール装置内の
所定原点位置に配置されている。発磁体３の磁場
は検出方向（ｘ方向）に対して強さを異にしかつ
強磁性磁気抵抗素子６の磁性面に略々平行な磁場
を形成している。また前記素子６を構成する２個
の強磁性体部材７，８の各々に、発磁体磁場（位
置信号磁場）ＨSと直交（ｚ方向）しかつ互いに
逆向きのバイアス磁場ＨB，−ＨBを印加すべく、
バイアス磁石９，１０が設けられている。この場
合、例えば発磁体磁場ＨSとしては800〜900ガウ
ス、バイアス磁場ＨBは200〜300ガウス程度に設
計することがヒステリシス電圧を発生させないよ
うにするために望ましい。
説明すると、第２図に示す本発明による原点検出
器において、３は２個の平行に設けられた磁石
４，５から成る発磁体で、磁気スケール装置内の
所定原点位置に配置されている。発磁体３の磁場
は検出方向（ｘ方向）に対して強さを異にしかつ
強磁性磁気抵抗素子６の磁性面に略々平行な磁場
を形成している。また前記素子６を構成する２個
の強磁性体部材７，８の各々に、発磁体磁場（位
置信号磁場）ＨSと直交（ｚ方向）しかつ互いに
逆向きのバイアス磁場ＨB，−ＨBを印加すべく、
バイアス磁石９，１０が設けられている。この場
合、例えば発磁体磁場ＨSとしては800〜900ガウ
ス、バイアス磁場ＨBは200〜300ガウス程度に設
計することがヒステリシス電圧を発生させないよ
うにするために望ましい。
さて強磁性磁気抵抗素子６の中点出力電圧Ｖは
一般に Ｖ＝Ｖ０／２−△ρ０Ｖ０／２ρ０cos2θ と表わされ、飽和磁場内での電流と磁場の成す角
度θで一義的に定まる。そして角度θに関して一
軸対称性を有している。但しρは磁気抵抗、V0
は電源電圧である。
一般に Ｖ＝Ｖ０／２−△ρ０Ｖ０／２ρ０cos2θ と表わされ、飽和磁場内での電流と磁場の成す角
度θで一義的に定まる。そして角度θに関して一
軸対称性を有している。但しρは磁気抵抗、V0
は電源電圧である。
そこで第３図（同図でＡ，Ｂは夫々第１図の強
磁性体部材２，１に相当する）のａに示すよう
に、強磁性体部材７，８に対して互いに逆向きの
バイアス磁場ＨB，−ＨBを与えても従来と同様に
動作する。そして各部材に作用する磁場は発磁体
磁場ＨSとバイアス磁場ＨBの実線で示す合成磁場
Ｈとなり、原点検出位置ではＨSO＝ＨB、即ち第
３図ｂ及びｃに示すように磁場角度θ＝π／４の状 態、即ち中点出力電圧Ｖ≒Ｖ０／２の状態を原点検出 位置にしている。
磁性体部材２，１に相当する）のａに示すよう
に、強磁性体部材７，８に対して互いに逆向きの
バイアス磁場ＨB，−ＨBを与えても従来と同様に
動作する。そして各部材に作用する磁場は発磁体
磁場ＨSとバイアス磁場ＨBの実線で示す合成磁場
Ｈとなり、原点検出位置ではＨSO＝ＨB、即ち第
３図ｂ及びｃに示すように磁場角度θ＝π／４の状 態、即ち中点出力電圧Ｖ≒Ｖ０／２の状態を原点検出 位置にしている。
今、強磁性磁気抵抗素子、従つてバイアス磁場
が△θだけ回転した場合、第３図ｂ，ｃに示すよ
うに合成磁場は点線で示すH′の如く△θ／２の
角度変化が生ずる。しかし各強磁性部材７，８の
電流方向に対する角度変化で見ると、大きさ及び
方向共に同じであり、従つて両部材の抵抗は同じ
割合で増減（図示の例では共に減少）する。そこ
で前記素子の中点出力電圧Ｖは該素子のｘ軸周り
の回転に対して殆んど変化せず、安定した原点検
出が可能になる。
が△θだけ回転した場合、第３図ｂ，ｃに示すよ
うに合成磁場は点線で示すH′の如く△θ／２の
角度変化が生ずる。しかし各強磁性部材７，８の
電流方向に対する角度変化で見ると、大きさ及び
方向共に同じであり、従つて両部材の抵抗は同じ
割合で増減（図示の例では共に減少）する。そこ
で前記素子の中点出力電圧Ｖは該素子のｘ軸周り
の回転に対して殆んど変化せず、安定した原点検
出が可能になる。
前述したように従来の原点検出器では強磁性磁
気抵抗素子を構成する両強磁性体部材に同方向の
バイアス磁場ＨBを印加していたので、発磁体磁
場ＨSに対してバイアス磁場の角度が変化する
と、合成磁場の角度変化△θが各部材の抵抗を互
いに増減させることになり、出力電圧が変動して
しまつたが、本発明ではかかる欠点が除去され
る。
気抵抗素子を構成する両強磁性体部材に同方向の
バイアス磁場ＨBを印加していたので、発磁体磁
場ＨSに対してバイアス磁場の角度が変化する
と、合成磁場の角度変化△θが各部材の抵抗を互
いに増減させることになり、出力電圧が変動して
しまつたが、本発明ではかかる欠点が除去され
る。
なお上述した構成の原点検出器は原点検出位置
でのその回転に対しては殆んど感心しないが、ｘ
方向の発磁体磁場の大きさに対しては下記理由に
より感応する。
でのその回転に対しては殆んど感心しないが、ｘ
方向の発磁体磁場の大きさに対しては下記理由に
より感応する。
第２図に示すように強磁性磁気抵抗素子６がｘ
方向に移動する時、バイアス磁場の大きさは不変
であるが、発磁体磁場の大きさはｘ方向の位置に
対して変つている。例えば第４図（同図で７，８
は夫々第１図の強磁性体部材２，１に相当する）
に示すように発磁体磁場Ｈsiに対して強磁性磁気
抵抗素子６に作用する合成磁場ＨB＋Ｈsiは角度
θiの方向を成しているが、発磁体磁場がＨsoとな
るとθoの角度になる。そこで強磁性磁気抵抗素
子の各強磁性体部材７，８に作用する磁場の角度
θに関して、部材７の抵抗は、バイアス磁場だけ
が作用している時、θ≒０で最小で、発磁体磁場
の大きさが増大するにつれて、θ→θi→θo→θs
となつて、増加し、ＨS（θ≒θS）で最大とな
る。他方、部材８の抵抗はバイアス磁場だけの
時、最大で、θの増大に伴ない減少し、ＨSで最
小となる。従つて強磁性磁気抵抗素子の各強磁体
部材７，８の抵抗値は発磁体磁場の大きさＨSに
対して互いに相反して増減し、両部材を接続して
いる中点の出力電圧Ｖが変動するとになる。
方向に移動する時、バイアス磁場の大きさは不変
であるが、発磁体磁場の大きさはｘ方向の位置に
対して変つている。例えば第４図（同図で７，８
は夫々第１図の強磁性体部材２，１に相当する）
に示すように発磁体磁場Ｈsiに対して強磁性磁気
抵抗素子６に作用する合成磁場ＨB＋Ｈsiは角度
θiの方向を成しているが、発磁体磁場がＨsoとな
るとθoの角度になる。そこで強磁性磁気抵抗素
子の各強磁性体部材７，８に作用する磁場の角度
θに関して、部材７の抵抗は、バイアス磁場だけ
が作用している時、θ≒０で最小で、発磁体磁場
の大きさが増大するにつれて、θ→θi→θo→θs
となつて、増加し、ＨS（θ≒θS）で最大とな
る。他方、部材８の抵抗はバイアス磁場だけの
時、最大で、θの増大に伴ない減少し、ＨSで最
小となる。従つて強磁性磁気抵抗素子の各強磁体
部材７，８の抵抗値は発磁体磁場の大きさＨSに
対して互いに相反して増減し、両部材を接続して
いる中点の出力電圧Ｖが変動するとになる。
一般に強磁性体部材を磁化させる場合、磁場が
弱いところでは磁気ヒステリシス現象が見られ
る。
弱いところでは磁気ヒステリシス現象が見られ
る。
本発明の磁気センサについても、たとえ信号磁
場の方向、大きさが同じでも、動作磁場が所定以
上の強さがないとその中点出力電圧を異にするこ
とがある。即ち、ヒステリシス電圧が発生し、位
置検出器として利用する場合にはヒステリシス誤
差となる。
場の方向、大きさが同じでも、動作磁場が所定以
上の強さがないとその中点出力電圧を異にするこ
とがある。即ち、ヒステリシス電圧が発生し、位
置検出器として利用する場合にはヒステリシス誤
差となる。
このヒステリシス電圧の生起を防止するには、
磁気センサを飽和磁場（通常ヒステリシス電圧を
無視し得る磁場の強さは200エルステツド程度以
上を必要とする）で動作させることであり、これ
をバイアス磁場で実施している。
磁気センサを飽和磁場（通常ヒステリシス電圧を
無視し得る磁場の強さは200エルステツド程度以
上を必要とする）で動作させることであり、これ
をバイアス磁場で実施している。
第１図或いは第２図に示される磁気センサの構
成ではバイアス磁場として充分な大きさ（飽和磁
場）を形成し難い場合がある。実験に依れば、バ
イアス磁石としてバリウムフエライト程度の起磁
力ではヒステリシスの影響を無視できない。
成ではバイアス磁場として充分な大きさ（飽和磁
場）を形成し難い場合がある。実験に依れば、バ
イアス磁石としてバリウムフエライト程度の起磁
力ではヒステリシスの影響を無視できない。
そこで、第６図或いは第７図に示されるよう
に、強磁性体部材を所定間隔（３〜４mm）離して
配設するとバイアス磁場の形成が容易になり、ヒ
ステリシスを低減できる。
に、強磁性体部材を所定間隔（３〜４mm）離して
配設するとバイアス磁場の形成が容易になり、ヒ
ステリシスを低減できる。
なお特開昭52−48348号に開示されている如く
強磁性体磁気抵抗素子を２個用いて、何れか一方
をゲート用として使用しうること勿論である。
強磁性体磁気抵抗素子を２個用いて、何れか一方
をゲート用として使用しうること勿論である。
以上説明したように本発明によれば磁場の回転
に対して感応せず、その大きさだけに感応する強
磁性体磁気抵抗素子から成る位置検出装置を得る
ことができ、例えば非検出方向の変動が大きい機
械装置に使用しうる高精度の磁気センサが実現可
能となる。
に対して感応せず、その大きさだけに感応する強
磁性体磁気抵抗素子から成る位置検出装置を得る
ことができ、例えば非検出方向の変動が大きい機
械装置に使用しうる高精度の磁気センサが実現可
能となる。
第１図は強磁性磁気抵抗素子の概略構成図、第
２図は本発明の一実施例を示す概略構成図、第３
図ａ，ｂ，ｃ及び第４図ａ，ｂはその動作説明
図、第５図及び第６図は夫々本発明の他の実施例
を示す概略構成図である。 ６：強磁性磁気抵抗素子、７，８：強磁性体部
材、９，１０：バイアス磁石。
２図は本発明の一実施例を示す概略構成図、第３
図ａ，ｂ，ｃ及び第４図ａ，ｂはその動作説明
図、第５図及び第６図は夫々本発明の他の実施例
を示す概略構成図である。 ６：強磁性磁気抵抗素子、７，８：強磁性体部
材、９，１０：バイアス磁石。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 磁気抵抗の異方性効果を有する２個の強磁性
体部材の夫々の電流通路が互いに直交するように
配設し、その中点で直列に結線すると共に一方の
強磁性体部材に印加されるバイアス磁場と他方の
強磁性体部材に印加されるバイアス磁場とが互い
に逆向きとなるように、かつ上記強磁性体部材の
電流方向と、バイアス磁場と信号磁場の合成磁場
の方向とのなす角度が略π/4又はその整数倍とな
る位置で信号磁場を検出するように構成したこと
を特徴とする磁気センサ。 ２ 前記強磁性体部材を所定間隔あけて配置した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁
気センサ。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3409578A JPS54127345A (en) | 1978-03-27 | 1978-03-27 | Magnetic sensor |
| CA324,051A CA1126818A (en) | 1978-03-27 | 1979-03-23 | Apparatus for sensing an external magnetic field |
| US06/023,270 US4296377A (en) | 1978-03-27 | 1979-03-23 | Magnetic signal field sensor that is substantially immune to angular displacement relative to the signal field |
| DE19792911733 DE2911733A1 (de) | 1978-03-27 | 1979-03-26 | Messfuehler zum messen eines aeusseren magnetfeldes |
| GB7910693A GB2022257B (en) | 1978-03-27 | 1979-03-27 | Apparatus for sensing an external magnetic field |
| NL7902389A NL7902389A (nl) | 1978-03-27 | 1979-03-27 | Inrichting voor detectie van een uitwendig magneetveld. |
| CH285179A CH628993A5 (fr) | 1978-03-27 | 1979-03-27 | Appareil de detection d'un champ magnetique exterieur. |
| FR7907686A FR2421391A1 (fr) | 1978-03-27 | 1979-03-27 | Appareil de detection d'un champ magnetique exterieur |
| AT0227879A AT367915B (de) | 1978-03-27 | 1979-03-27 | Messfuehler zum messen eines aeusseren magnetfeldes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3409578A JPS54127345A (en) | 1978-03-27 | 1978-03-27 | Magnetic sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54127345A JPS54127345A (en) | 1979-10-03 |
| JPS6128085B2 true JPS6128085B2 (ja) | 1986-06-28 |
Family
ID=12404706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3409578A Granted JPS54127345A (en) | 1978-03-27 | 1978-03-27 | Magnetic sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS54127345A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6411081B1 (en) * | 2000-02-10 | 2002-06-25 | Siemens Ag | Linear position sensor using magnetic fields |
-
1978
- 1978-03-27 JP JP3409578A patent/JPS54127345A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54127345A (en) | 1979-10-03 |
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