JPS6241461Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、特にウイガンド効果素子を用い、極
めて小型にして用途の広いパルス発生装置の改良
構造に関するものである。

従来より、回転検出や近接スイツチ等に使用さ
れる固体素子磁気センサはほとんどが半導体であ
つた。しかし、近年強磁性体を用いた磁気センサ
があいついで開発されており、特にその中で電源
や他の補助回路を一切必要とせず、かつ磁界変化
に対する速度依存性のない比較的高レベルの電圧
パルスを得られるウイガンド効果素子と呼ばれる
極めて検出性能に秀れたものが注目されている。
これは、軸方向に異方性をもつ強磁性材料（たと
えば48％Ni，58％Feパーマロイ）からなる細い
ワイヤであつて、これにねじりと張力を加え、中
心部分の保持力を小さく、周辺部のそれを大きく
（約３倍）したものである。

上記中心部分である比較的軟質の芯部と周辺部
である殻部とも強磁界の下では同じ磁極性を有し
ており、弱い異磁極性の外部磁界の中にこのワイ
ヤを置くと殻部の最初の磁極性はそのまゝで、ワ
イヤの芯部の磁極性が反転し、外部磁界の強さを
増加してゆくと、ついに殻部の磁極性も反転す
る。従つて、このワイヤの近くに小さなコイルを
置くと、磁極性の変化を検出してそれに対応する
電圧パルスを発生することができる。

また、ウイガンド効果素子（以下ウイガンドワ
イヤと呼ぶ）は、駆動モードに依存して、一方向
性および双方向性、両方の電圧パルスを発生する
ことができ、各々対応する非対称スイツチングと
対称スイツチングとに区別できる。

対称スイツチングでは、強磁界により芯部と殻
部の磁化を同一方向に向けた状態で極性の異なる
磁界中に置いた場合、この磁界の強さは殻部・芯
部間の磁界に相互作用に打ち勝ち、芯部磁極性が
急激にスイツチさせ、検出コイル内に大きい電圧
パルスが発生する。磁界強度が増すにつれて、殻
部もまたスイツチし、これにより検出コイル内に
小パルスが発生する。ついで極性の異なる最初の
磁界中に導入されると、芯部が最初の方向に急激
に反転し、検出コイル内に反対向きのパルスを誘
導するとゝもに、磁界強さの増大の中で殻部もま
たスイツチして小さいパルスを発生する。非対称
スイツチングでは、第１図に示すようにまず強磁
界中でウイガンドワイヤ１の殻部２と芯部３が一
方向に磁化される（同図Ａ）。ついで、やや弱い
極性の異なる磁界中で芯部３の磁化が反転され、
殻部２はスイツチングされない状態（同図Ｂ）に
移行する。このとき、芯部３と殻部２の磁界は相
互に作用しあい、比較的低速の磁極性変化が生
じ、これにより低速の磁速変化が発生する。図示
しない検出コイルに誘起する電圧パルスの大きさ
は、磁束の時間的変化に比例するから低速の磁束
変化は検出コイル内に比較的小さい電圧スパイク
Ｐ_B（同図Ｃ）を誘起することになる。次に、最
初の強磁界が再導入されると、芯部３の磁化は元
の方向にスイツチング（同図Ａ）するが、このと
き芯部３と殻部２との磁界は相互に作用しあつ
て、比較的高速な磁極性変化を生じさせ、これに
よつて検出コイル内に大きな電圧パルスＰ_A（同
図Ｃ）を誘起する。

こうして、極性の異なる強磁界と弱磁界の交互
作用により、同図Ｃに示すごとく磁界変化に対応
した電圧パルスが得られることになる。

ところで、上記非対称駆動方式では、磁界の強
さとして約150Gから−20Gに、ついで150Gに戻
る変化がなければならないことが経験的に判明し
ている。すなわち、第２図に示すように、時間軸
Ｔに対する非対称駆動波形Ｈは、芯部３および殻
部２を同一方向に磁化する（第１図Ａ）強磁界Ｈ
_Aと芯部３の磁化のみを反転する（第１図Ｂ）異
磁極性の弱磁界Ｈ_Bとの繰返し変化を有し、かつ
上記強磁界Ｈ_Aは150Gを、弱磁界Ｈ_Bは−20Gを与
えるものとすると、ウイガンドワイヤ１に近接あ
るいは捲回した検出コイルには、時間軸ＴのＴ_B
点において第１図Ｃに示す電圧パルスＰ_Bが誘起
され、Ｔ_A点において電圧パルスＰ_Aが誘起される
ことになる。

従つて、上記強磁界Ｈ_Aと弱磁界Ｈ_Bを適性条件
の下で交互に与えるべく、ウイガンドワイヤ１に
磁石を適宜組合わせることにより、用途の広範な
パルス発生装置を提供できることが判る。

以上の応用装置として、回転検出に使用される
パルス発生器を例にあげて、従来の検出構造を説
明すると、第３図に示すように、中央に空隙を有
する断面コ字状の樹脂製保持体５を形成し、一方
の保持部５ａで上記空隙に面する側には、ウイガ
ンドワイヤ１に検出コイル４を捲回したウイガン
ドモジユール６を埋設し、このウイガンドモジユ
ール６の軸線と平行にしてウイガンドワイヤ１と
略同長で棒状のリセツト磁石７を保持部５ａに埋
設する。この磁石７は、これにより上記ウイガン
ドワイヤ１の軸線を通過する磁界強度が第２図に
示す弱磁界Ｈ_Bに相当すべくその大きさと埋設位
置を設定してある。

また、保持部５ｂには、上記ウイガンドモジユ
ール６の軸線と平行にして、ウイガンドワイヤ１
と略同長の飽和磁石８を埋設している。

飽和磁石８は、その磁極を上記リセツト磁石７
と反対にしてあり、これにより上記ウイガンドワ
イヤ１の軸線方向に通過する磁界強度が、上記リ
セツト磁石７による弱磁界との相互作用で第２図
に示す強磁界Ｈ_Aに相当すべく、その大きさを設
定してある。このように組合わせた検出器として
の保持体５は、その空隙に検出すべき回転体と連
動して回転する複数枚の金属羽根９が通過すべく
配設される。

上記構成で、保持体５の空隙に金属羽根９が介
在しない状態では、飽和磁石８の強磁界がウイガ
ンドワイヤ１に作用し、この磁界方向に殻部２と
芯部が磁化される。

回転体の回転に伴い、金属羽根９が上記保持体
５の空隙に介在すると、飽和磁石８の強磁界は短
絡状態となり、ウイガンドワイヤ１にはリセツト
磁石７による異磁極性の弱磁界が働き、芯部３の
磁化を反転させる。このとき、検出コイル４には
小さな負電圧パルスＰ_B（第２図Ｃ）が発生す
る。この状態から、金属羽根９が保持体５の空隙
より離脱すると、再び飽和磁石８の強磁界が作用
し、ウイガンドンワイヤ１の芯部３がその磁極性
を最初の方向に急激にスイツチングする。このた
め、検出コイル４には大きな正電圧パルスＰ_A
（第２図Ｃ）が誘起される。

こうして、得られた電圧パルスＰ_Aは、金属羽
根９の通過速度に関係なく、常に数Ｖを確保でき
るため、増幅器等の補助回路を設けることなく、
容易に回転体の回転数を測定することができる。

ところで、上記従来構造による検出装置は、飽
和磁石８およびリセツト磁石７の磁界がウイガン
ドワイヤ１の軸線方向を通過すべく配置する構造
上、ウイガンドワイヤ１と略同長の棒磁石を必要
とするため、各磁石７・８ともにその必要磁界強
度に比して大きなものとなり、装置全体を大型化
してしまうという欠点を有している。さらに、飽
和磁石８の強磁界を短絡するために、金属羽根９
のごとく専用の短絡部材を設けねばならず、かつ
ウイガンドワイヤ１に対する飽和磁石８の設置間
隔を、その発生磁界がウイガンドワイヤ１に充分
に作用すべく近接して、配設するためには、保持
体５の空隙を狭くせねばならず、金属羽根９等の
短絡部材の円滑な通過に支持をきたし、微妙な位
置設定や加工精度が要求させてくる。これは、上
述した回転検出用のパルス発生装置として使用し
た場合のみに云えることではなく、金属片の移動
を検知する機能を利用したスイツチ類等他の用途
に使用する場合にも制約されることであつて、汎
用性に欠けるきらいがある。

本考案は、より汎用性を求め、安価にして小型
のパルス発生装置を供与するもので、２個の異磁
極性を有して配設した磁石の相互間に形成される
磁束分布の適宜位置に、ウイガンドワイヤを配設
し、強磁界を形成する２個の磁石の各磁極に金属
片等の短絡部材を近接せしめることによつて電圧
パルスを発生させるごとく構成したものである。

以下、添付図面に基づいて本考案の実施例を詳
述する。

第４図について本考案の基本構造および動作原
理を説明すると、１０，１１はその軸方向におい
て平行に位置し、一定距離を隔て、かつその磁極
を反対に向けた磁石であつて、磁石１０のＮ極か
ら磁石１１のＳ極へ、さらに磁石１１のＮ極から
磁石１０のＳ極へ向かう磁界の相互作用により、
磁石中央ラインを相殺部として上下に異磁極性の
磁界強度変化をもつ磁束分布が形成されるように
配設している。

１２はウイガンドワイヤ１３に検出コイル１４
を捲回したウイガンドモジユールで、上記磁石１
０，１１の軸方向と直角にして、磁石中央ライン
より一方の磁極側へ偏心させて配設してある。よ
り具体的には、上記磁石１０，１１で形成される
磁束分布の中で、ウイガンドワイヤ１３の軸方向
に磁界が向かう位置関係にあつて、ウイガンドワ
イヤ１３の殻部・芯部とも一方向に磁化し得る飽
和磁界を得られ、かつこの飽和磁界が断たれた際
に、芯部の磁化のみを反転し得る異磁極性のリセ
ツト磁界が作用すべく分布位置に配設するもので
ある。

すなわち、第４図Ａに示すように、外乱がなく
磁石１０，１１の磁界がそのまゝ作用する状態に
おいては、ウイガンドワイヤ１３にはより近接し
た磁石１０のＮ極から磁石１１のＳ極への強磁界
（飽和磁界）が作用し、殻部および芯部ともに同
磁界方向へ磁化される。この状態で、上記ウイガ
ンドワイヤ１３に強磁界を作用させる磁石１０の
Ｎ極および磁石１１のＳ極に近接して、金属片１
５が通過した場合、その通過過程において第４図
Ｂに示すごとく、磁石１０のＮ極および磁石１０
のＳ極の両方に金属片１５が接近したときには、
磁石１０のＮ極から磁石１１のＳ極への磁界はそ
のほとんどが金属片１５によつて短絡され、ウイ
ガンドワイヤ１３には上記両磁極による強磁界の
作用が及ばなくなり、各磁石１０，１１の反対の
磁極、すなわち磁石１１のＮ極から磁石１０のＳ
極への逆磁界が作用するようになる。この磁界
は、ウイガンドワイヤ１３の軸線位置においては
その磁束分布から極めて弱いものであるが、少な
くともウイガンドワイヤ１３の芯部の磁化を反転
させ得る強さ（約−20G）のリセツト磁界を作用
させる必要がある。従つて、金属片１５により磁
石１０のＮ極から磁石１１のＳ極への強磁界が短
絡された状態で、各磁石１０，１１の反対の磁極
による異磁極性のリセツト磁界が作用する磁束分
布位置にウイガンドモジユール１２を配設してお
けば、金属片１５が近接したときにはウイガンド
ワイヤ１３の芯部の磁化が反転し、殻部の磁界と
の相互作用により比較的低速の磁極性変化が生
じ、検出コイル１４に比較的小さい負の電圧パル
スが誘起される。ついで、金属片１５が磁石１
０，１１の各磁極から離れ、第４図Ａの状態に移
行したとすれば、磁石１０のＮ極から磁石１１の
Ｓ極への磁界は、金属片１５による短絡状態から
解除され、再びウイガンドワイヤ１３に最初の方
向の強磁界（飽和磁界）を作用させるようにな
る。このため、ウイガンドワイヤ１３の芯部の磁
化が最初の方向（殻部の磁化方向と同一）に反転
し、殻部の磁界と相互に作用しあつて比較的高速
な磁極性変化を生じさせ、これによつて検出コイ
ル１４に大きな正の電圧パルスが誘起されること
になる。こうして得られた正の電圧パルスは数Ｖ
に達するから、このパルスを後段回路（カウンタ
等）で検知することによつて、金属片１５等の短
絡部材の近接・離脱およびその回数を容易に知る
ことができる。

第５図は、本考案になるパルス発生装置を、車
輛等のエンジン回転数検出に使用した場合の実施
例を示すもので、樹脂製保持体１６に、一定間隔
を有して、その軸方向において平行に埋設した磁
石１０，１１と、これと直交し、磁石中央から一
方の磁極側に偏心した位置に形成した貫通孔１７
に貫通されたウイガンドモジユール１２とから成
る検出部を、上記偏心せしめた側の磁極を開口面
に臨むように、ねじ部１８を有するケース１９の
開口部から挿入固定し、ウイガンドモジユール１
２から引き出される出力コードを信号端子２０，
２１に接続するとゝもに、上記ケース１９の開口
をエンジンと連動するギヤ２２のギヤ歯２３に近
接して設置すべく本体２４に螺合固定してある。

この構成によれば、エンジンの回転に伴いギヤ
歯２３がケース１９の開口部に近接して通過する
ことにより、磁石１０，１１の一方の磁極になる
磁界を短絡、開放して、ウイガンドモジユール１
２に飽和磁界、リセツト磁石を交叉に作用せし
め、これにより回転数（ギヤ歯２３の通過数）に
比例した電圧パルスを、信号端子２０，２１から
取り出すことができるものである。

従つて、検出すべく回転体と連動する短絡専用
の金属羽根等を設ける必要がなく、透磁性材料か
らなるギヤ２２等の回転体に近接して設置するだ
けの極めて簡易な組み付けで、様々な回転体に適
用でき、安価にして小型軽量の検出装置を提供し
得るものである。

また、第６図は本考案になるパルス発生装置
を、スイツチの開閉信号源として使用した場合の
実施例を示すものであり、樹脂製保持体１６に上
記実施例同様磁石１０，１１とウイガンドモジユ
ール１２を直交して埋設したパルス発生部を、ケ
ース２５の底部にて、押釦スイツチ２６の下方に
位置すべくウイガンドモジユール１２を偏心せし
めた側の磁極を上面にして固定するとゝもに、上
記スイツチ２６の下端に上記磁石１０，１１の各
磁極を覆う金属板２７を固着し、常時はばね部材
２８によりスイツチ２６が上方に押上げられ、上
記金属板２７が磁石１０，１１の上側の磁極間で
形成される磁界を短絡し得ない位置に保持された
構成をとるものである。従つて、押釦スイツチ２
６をばね部材２８に抗して下方に押下げ、下端の
金属板２７が磁石１０，１１の各磁極性に近接す
る位置に下降したときには、磁石１０，１１の上
側磁極間の磁界が短絡され、比較的低速の磁極性
変化が生じ、これにより小さい電圧パルスが発生
する。ついで、押釦スイツチ２６を離して金属板
２７が上昇すると、磁石１０，１１の磁界は短絡
状態から解かれ、ウイガンドモジユール１２に飽
和磁界が作用して、高速の磁極性変化が生じ、こ
れにより大きな電圧パルスが発生する。この電圧
パルスを押釦スイツチ２６の操作により駆動すべ
き回路部に印加することによつて、スイツチ部に
電源や補助回路を付加することなく極めて簡単に
スイツチ部を構成できるものである。

以上のように、本考案になるパルス発生装置
は、磁石１０，１１をその軸方向において平行に
位置し、かつその磁極を反対にして配設するとゝ
もに、ウイガンドモジユール１２を上記磁石１
０，１１の軸線と直角にして、磁石中央より一方
の磁極側に偏心させて配置し、これを樹脂製の保
持体１６等に埋設固定するように構成したゞけの
簡易で小型な単体として供与できるため、極めて
用途の広いパルス発生装置として、汎用性に富ん
だものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案装置に使用するウイガンドワ
イヤの非対称スイツチング説明図および検出コイ
ルの誘起電圧波形図、第２図はウイガンドワイヤ
をスイツチングする飽和磁界およびリセツト磁界
からなる非対称駆動型の外部磁界説明図、第３図
Ａはウイガンドワイヤを使用した回転検出装置の
従来例を示す組立て構成図、同図Ｂは検出部保持
体の断面図、第４図は本考案装置の基本構造およ
び動作原理を示す説明図、第５図は本考案の一実
施例を示す回転検出装置の要部断面図、第６図は
本考案の他の実施例を示すスイツチング装置の要
部断面図である。 磁石……１０、ウイガンドモジユール……１
２、ウイガンドワイヤ……１３、検出コイル……
１４、金属片……１５、保持体……１６。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 軸方向において平行に位置し、一定距離を隔
   て、かつその磁極を反対に向けた２個の磁石を、
   磁石中央を磁界相殺部として各磁極方向に異磁極
   性の磁界強度変化をもつ磁束分布が形成されるよ
   う配設するとゝもに、ウイガンド効果素子に検出
   コイルを捲回したウイガンドモジユールを上記磁
   石の軸方向と直交して、磁石中央より一方の磁極
   側へ偏心させて配設し、かつこの偏心位置が、平
   常時には上記ウイガンド効果素子の殻部・芯部と
   も一方向に磁化し得る飽和磁界が得られ、外部短
   絡部材の接近により上記飽和磁界が断たれた際
   に、芯部の磁極性のみを反転し得る異磁極性のリ
   セツト磁界が作用すべく分布位置であることを特
   徴とするパルス発生装置。