JPS63231201A - 漏洩磁界型リニアポジシヨナ - Google Patents
漏洩磁界型リニアポジシヨナInfo
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- JPS63231201A JPS63231201A JP6498887A JP6498887A JPS63231201A JP S63231201 A JPS63231201 A JP S63231201A JP 6498887 A JP6498887 A JP 6498887A JP 6498887 A JP6498887 A JP 6498887A JP S63231201 A JPS63231201 A JP S63231201A
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Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
磁気センサを構成する磁気抵抗素子の初期磁化（内部磁
化）が外部磁界により減磁されるのを防止するため、漏
洩磁界のコークに平行な成分の向きと、磁気センサの内
部磁化の向きとが一致するように、磁気センサを配置す
る。
化）が外部磁界により減磁されるのを防止するため、漏
洩磁界のコークに平行な成分の向きと、磁気センサの内
部磁化の向きとが一致するように、磁気センサを配置す
る。
従来、アナログ出力で絶対位置測定可能なポジショナと
して、スライド抵抗器が知られているが、摺動接触形な
ため、繰り返し回数の制限や摺動時の雑音が問題となっ
ていた。一方非接触形として、光スリットをカウントす
る光スケールや磁気スケールがあるが、移動量しか測定
できず、絶対位置の測定には特別の工夫を要した。
して、スライド抵抗器が知られているが、摺動接触形な
ため、繰り返し回数の制限や摺動時の雑音が問題となっ
ていた。一方非接触形として、光スリットをカウントす
る光スケールや磁気スケールがあるが、移動量しか測定
できず、絶対位置の測定には特別の工夫を要した。
ところが近年、ＦＡ用制御機器、自動車用として、地対
位置が測定できる無摺動形アナログ出力ポジショナの要
望が高くなっている。これに応えるには、前記両者の長
所を兼ね備えた非接触型で、アナログ（リニア）式で、
かつ絶対位置を測定可能なリニアポジショナが必要とな
る。本発明は、このようなリニアポジショナのうち、漏
洩磁界を利用して絶対位置を測定する装置に関する。
位置が測定できる無摺動形アナログ出力ポジショナの要
望が高くなっている。これに応えるには、前記両者の長
所を兼ね備えた非接触型で、アナログ（リニア）式で、
かつ絶対位置を測定可能なリニアポジショナが必要とな
る。本発明は、このようなリニアポジショナのうち、漏
洩磁界を利用して絶対位置を測定する装置に関する。
漏洩磁界を利用して非接触で絶対位置を測定できるリニ
アポジショナとして、本発明の出願人から、特願昭６０
−２０２８３２号により、第５図のような漏洩磁界型リ
ニアポジショナが提案されている。
アポジショナとして、本発明の出願人から、特願昭６０
−２０２８３２号により、第５図のような漏洩磁界型リ
ニアポジショナが提案されている。
すなわち互いに平行な２枚のヨーク（！！鉄）１．２の
両端間に磁石Ｍ ｇ １、Ｍｇ２が配設されている。
両端間に磁石Ｍ ｇ １、Ｍｇ２が配設されている。
このとき、左側の磁石Ｍｇ１−上のヨーク１−右の磁石
Ｍｇ２−下のヨーク２−左の磁石Ｍｇｌの閉磁路が形成
されるように、左右の磁石Ｍｇｌ、Ｍｇ２は、異極同士
が対応している。このように閉磁路となっているため、
磁石Ｍｇｌ、Ｍ ｇ ２から発生する磁束は主にヨーク
１．２を通るが、Ｆｌ、Ｆ２のように、上下のヨークｌ
、２間の空間Ａで漏洩磁束が発生する。この漏洩磁束の
うち左半分の漏洩磁束Ｆ１は、磁石Ｍｇｌから近いほど
磁界が強く、丁度中間位置で最小となる。また右半分の
漏洩磁束Ｆ２は、磁石シＭｇ２から近いほど磁界が強く
、丁度中間位置で最小となる。しかも左半分の漏洩磁束
Ｆ１と右半分の゛□漏洩磁束Ｆ２とでは、向きが逆にな
る。したがって、上下のヨーク１．２間の空間Ａは、そ
の左右方向の位置によって磁界の強さと向きが異なるた
め、この空間に磁気センサＳを可動式に配置すれば、そ
の左右方向の位置をアナログ式に、かつ非接触に検出で
きる。
Ｍｇ２−下のヨーク２−左の磁石Ｍｇｌの閉磁路が形成
されるように、左右の磁石Ｍｇｌ、Ｍｇ２は、異極同士
が対応している。このように閉磁路となっているため、
磁石Ｍｇｌ、Ｍ ｇ ２から発生する磁束は主にヨーク
１．２を通るが、Ｆｌ、Ｆ２のように、上下のヨークｌ
、２間の空間Ａで漏洩磁束が発生する。この漏洩磁束の
うち左半分の漏洩磁束Ｆ１は、磁石Ｍｇｌから近いほど
磁界が強く、丁度中間位置で最小となる。また右半分の
漏洩磁束Ｆ２は、磁石シＭｇ２から近いほど磁界が強く
、丁度中間位置で最小となる。しかも左半分の漏洩磁束
Ｆ１と右半分の゛□漏洩磁束Ｆ２とでは、向きが逆にな
る。したがって、上下のヨーク１．２間の空間Ａは、そ
の左右方向の位置によって磁界の強さと向きが異なるた
め、この空間に磁気センサＳを可動式に配置すれば、そ
の左右方向の位置をアナログ式に、かつ非接触に検出で
きる。
磁気センサＳとしては、第６図のようなパターンで第８
図のようなブリッジを構成したものが有効である。第６
図、第７図において、Ｓｉなどから成る基板３上に形成
されたＳｉｎ、等の酸化膜から成る絶縁層４の上に、パ
ーマロイ等の磁性薄膜５を被着し、つづらおり状にバタ
ーニングされている。次いで磁性薄膜５の長手方向に一
軸磁気異方性を付与するために、磁界中で熱処理した後
、ＣｒやＴｉなどから成る密着層６とＡｕやＡ１等の導
電性薄膜７を一定間隔で斜めに形成することで、いわゆ
るバーバーポール（ｂａｒｂｅｒ ｐｏｌｅ）状のパタ
ーンが形成される。その際、外部との接続を行なうため
のリードパターン９も同時に作成される。８は保護膜で
ある。
図のようなブリッジを構成したものが有効である。第６
図、第７図において、Ｓｉなどから成る基板３上に形成
されたＳｉｎ、等の酸化膜から成る絶縁層４の上に、パ
ーマロイ等の磁性薄膜５を被着し、つづらおり状にバタ
ーニングされている。次いで磁性薄膜５の長手方向に一
軸磁気異方性を付与するために、磁界中で熱処理した後
、ＣｒやＴｉなどから成る密着層６とＡｕやＡ１等の導
電性薄膜７を一定間隔で斜めに形成することで、いわゆ
るバーバーポール（ｂａｒｂｅｒ ｐｏｌｅ）状のパタ
ーンが形成される。その際、外部との接続を行なうため
のリードパターン９も同時に作成される。８は保護膜で
ある。
このように構成された磁気センサＳは、磁性薄膜５のつ
づら折りパターンと平行に付与された内部磁化Ｍの方向
と、導電性薄膜７を流れる電流ｉの成す角度θ１が、π
／４＋ｎπ（または７／４π−ｎ＝）（ｎ＝ｏ、１・・
・）であれば、磁気抵抗ρが同じ関係にあることに着目
し、出力を増大させることができる。そして第８図に示
すように、つづら折り状に形成された磁性薄膜５の往復
両方向に導電性薄膜７を斜めに配設した素子をブリッジ
に組み、両出力端子間の電位差を測定することで、高感
度の磁気センサが得られる。
づら折りパターンと平行に付与された内部磁化Ｍの方向
と、導電性薄膜７を流れる電流ｉの成す角度θ１が、π
／４＋ｎπ（または７／４π−ｎ＝）（ｎ＝ｏ、１・・
・）であれば、磁気抵抗ρが同じ関係にあることに着目
し、出力を増大させることができる。そして第８図に示
すように、つづら折り状に形成された磁性薄膜５の往復
両方向に導電性薄膜７を斜めに配設した素子をブリッジ
に組み、両出力端子間の電位差を測定することで、高感
度の磁気センサが得られる。
このように予め内部磁化Ｍが付与された磁気センサＳを
、第５図の上側ヨーク１の下に配置するが、各漏洩磁束
Ｆ１、Ｆ２は円弧状を描くため、水平方向成分Ｐｈと垂
直（ヨーク１．２と垂直）方向成分Ｆｖに分けられる。
、第５図の上側ヨーク１の下に配置するが、各漏洩磁束
Ｆ１、Ｆ２は円弧状を描くため、水平方向成分Ｐｈと垂
直（ヨーク１．２と垂直）方向成分Ｆｖに分けられる。
この漏洩磁束の水平方向成分Ｆｈと磁気センサＳの内部
磁化Ｍが平行になるように配置される。磁気センサＳで
は、内部磁化Ｍと磁性薄膜５中を流れる電流ｉとの角度
により電気抵抗が変化する。ところが第９図に示すよう
に、漏洩磁束の中では、漏洩磁束から受ける外部磁界Ｈ
ｅｘと内部磁化Ｍとが合成され、内部磁化Ｍの回転が生
じ、内部磁化Ｍの方向が変化するため、電流ｉとの角度
も変化する。したがってこの角度変化によって増減する
電気抵抗値を測定することで、外部磁界すなわち漏洩磁
界の垂直成分Ｆｖ、つまり左右の磁石Ｍｇｌ、Ｍｇ２か
らの距離を測定できる。
磁化Ｍが平行になるように配置される。磁気センサＳで
は、内部磁化Ｍと磁性薄膜５中を流れる電流ｉとの角度
により電気抵抗が変化する。ところが第９図に示すよう
に、漏洩磁束の中では、漏洩磁束から受ける外部磁界Ｈ
ｅｘと内部磁化Ｍとが合成され、内部磁化Ｍの回転が生
じ、内部磁化Ｍの方向が変化するため、電流ｉとの角度
も変化する。したがってこの角度変化によって増減する
電気抵抗値を測定することで、外部磁界すなわち漏洩磁
界の垂直成分Ｆｖ、つまり左右の磁石Ｍｇｌ、Ｍｇ２か
らの距離を測定できる。
ところで、磁気センサＳを第５図のように漏洩磁束空間
の上側に配置した場合と鎖線で示すように下側に配置し
た場合とでは、検出特性に狂Ｇ）が生じる。すなわち漏
洩磁束空間Ａの下側においては、漏洩磁束の水平成分Ｆ
ｈは、内部磁化Ｍと向きが逆になるため、内部磁化Ｍよ
り水平成分が大きいと、内部磁化Ｍが減磁されて、内部
磁化Ｍと外部磁界Ｈｅｘとの合成値が反転し、正確な測
定が不可能となる。
の上側に配置した場合と鎖線で示すように下側に配置し
た場合とでは、検出特性に狂Ｇ）が生じる。すなわち漏
洩磁束空間Ａの下側においては、漏洩磁束の水平成分Ｆ
ｈは、内部磁化Ｍと向きが逆になるため、内部磁化Ｍよ
り水平成分が大きいと、内部磁化Ｍが減磁されて、内部
磁化Ｍと外部磁界Ｈｅｘとの合成値が反転し、正確な測
定が不可能となる。
本発明の技術的課題は、従来の漏洩磁界型リニアポジシ
ョナにおけるこのような問題を解消し、常に正確に測定
可能とすることにある。
ョナにおけるこのような問題を解消し、常に正確に測定
可能とすることにある。
第１図は本発明による漏洩磁界型リニアポジショナの基
本原理を説明する図である。１．２は漏洩磁束Ｆ１、Ｆ
２を発生させるためのヨークであり、互いに平行に配置
されている。そして両ヨーク１．２間の空間Ａに、漏洩
磁界の強さを測定するために、強磁性金属膜磁気抵抗素
子から成る磁気センサＳが配置される。このとき、漏洩
磁界のヨーク１．２と平行な成分ＦｈＯ向きと、磁気セ
ンサＳの初期磁化（内部磁化）Ｍの向きとが一致するよ
うに配置する。
本原理を説明する図である。１．２は漏洩磁束Ｆ１、Ｆ
２を発生させるためのヨークであり、互いに平行に配置
されている。そして両ヨーク１．２間の空間Ａに、漏洩
磁界の強さを測定するために、強磁性金属膜磁気抵抗素
子から成る磁気センサＳが配置される。このとき、漏洩
磁界のヨーク１．２と平行な成分ＦｈＯ向きと、磁気セ
ンサＳの初期磁化（内部磁化）Ｍの向きとが一致するよ
うに配置する。
第５図に鎖線で示すように、磁気センサＳを下側に配置
すると、第２図（ｂ）に示すように、磁気センサＳの内
部磁化Ｍに対し、漏洩磁界による外部磁界Ｈｅｘが逆向
きになる。そのため、内部磁化Ｍが外部磁界Ｈｅｘによ
って、Ｈ′のように減磁される。
すると、第２図（ｂ）に示すように、磁気センサＳの内
部磁化Ｍに対し、漏洩磁界による外部磁界Ｈｅｘが逆向
きになる。そのため、内部磁化Ｍが外部磁界Ｈｅｘによ
って、Ｈ′のように減磁される。
内部磁化Ｍより外部磁界Ｈｅｘが大きい場合は、内部磁
化Ｍは初期の方向から逆転する。その結果、磁気抵抗素
子の極性は逆になり、測定結果に狂いが生じる。
化Ｍは初期の方向から逆転する。その結果、磁気抵抗素
子の極性は逆になり、測定結果に狂いが生じる。
これに対し、本発明によれば、磁気センサＳはその内部
磁化Ｍが常に外部磁界ＨｅｘＯ向きと一致するように配
置される。そのため、第２図（ａ）のように、常に内部
磁化Ｍの向きと外部磁界ＨｅｘＯ向きが一致することに
なり、内部磁化Ｍが外部磁界Ｈｅｘによって減磁される
ことはない。その結果、外部磁界Ｈｅｘによって、内部
磁化Ｍの回転に狂いが生じることはなく、常に正確な位
置測定が可能となる。
磁化Ｍが常に外部磁界ＨｅｘＯ向きと一致するように配
置される。そのため、第２図（ａ）のように、常に内部
磁化Ｍの向きと外部磁界ＨｅｘＯ向きが一致することに
なり、内部磁化Ｍが外部磁界Ｈｅｘによって減磁される
ことはない。その結果、外部磁界Ｈｅｘによって、内部
磁化Ｍの回転に狂いが生じることはなく、常に正確な位
置測定が可能となる。
次に本発明による漏洩磁界型リニアポジショナが実際上
どのように具体化されるかを実施例で説明する。第３図
は本発明の第１実施例であり、第１図の構成に比べると
、左右の磁石Ｍｇｌ、Ｍｇ２の極性が逆になっている。
どのように具体化されるかを実施例で説明する。第３図
は本発明の第１実施例であり、第１図の構成に比べると
、左右の磁石Ｍｇｌ、Ｍｇ２の極性が逆になっている。
そのため、外部磁界Ｈｅｘすなわち漏洩磁界の水平成分
Ｆｈが左向きになるが、これに合わせて磁気センサＳの
内部磁化Ｍ力値−きになるように配置されている。この
磁気センサＳを、漏洩磁束空間Ａにおいて、鎖線で示す
ように下側に配置する場合は、漏洩磁束の水平成分Ｆｈ
は右向きとなるため、磁気センサＳの内部磁化Ｍも右向
きとなるように配置される。
Ｆｈが左向きになるが、これに合わせて磁気センサＳの
内部磁化Ｍ力値−きになるように配置されている。この
磁気センサＳを、漏洩磁束空間Ａにおいて、鎖線で示す
ように下側に配置する場合は、漏洩磁束の水平成分Ｆｈ
は右向きとなるため、磁気センサＳの内部磁化Ｍも右向
きとなるように配置される。
第４図は本発明の別の実施例であり、磁石が１つの磁気
回路になっている。この場合は、第１図 。
回路になっている。この場合は、第１図 。
の左半分とほぼ同じ構成になり、磁石Ｍｇに近い １位
置はど漏洩磁界が強いので、これを利用して、磁石Ｍｇ
からの距離を測定できる。この実施例においても、漏洩
磁束空間Ａにおいて、磁気センサＳを上側に配置する場
合は、内部磁化Ｍの向きを右向きとし、鎖線で示すよう
に下側に置く場合は、内部磁化Ｍの向きを左向きとする
ことで、漏洩磁界の水平成分Ｆｈと磁気抵抗素子の内部
磁化Ｍの向きを常に一致させる。
置はど漏洩磁界が強いので、これを利用して、磁石Ｍｇ
からの距離を測定できる。この実施例においても、漏洩
磁束空間Ａにおいて、磁気センサＳを上側に配置する場
合は、内部磁化Ｍの向きを右向きとし、鎖線で示すよう
に下側に置く場合は、内部磁化Ｍの向きを左向きとする
ことで、漏洩磁界の水平成分Ｆｈと磁気抵抗素子の内部
磁化Ｍの向きを常に一致させる。
以上のように本発明によれば、常に磁気センサＳの内部
磁化Ｍの向きが漏洩磁界の水平成分Ｆｈと同じ向きとな
るように配置されるので、内部磁化Ｍと外部磁界Ｈｅｘ
とが常に同じ向きとなる。その結果、内部磁化Ｍの減磁
作用が防止され、漏洩磁界の水平成分Ｆｈによる内部磁
化Ｍの回転角に狂いを生じ、測定に支障を来す問題が解
消され、信頼度の高い漏洩磁界型リニアポジショナが実
現される。
磁化Ｍの向きが漏洩磁界の水平成分Ｆｈと同じ向きとな
るように配置されるので、内部磁化Ｍと外部磁界Ｈｅｘ
とが常に同じ向きとなる。その結果、内部磁化Ｍの減磁
作用が防止され、漏洩磁界の水平成分Ｆｈによる内部磁
化Ｍの回転角に狂いを生じ、測定に支障を来す問題が解
消され、信頼度の高い漏洩磁界型リニアポジショナが実
現される。
第１図は本発明による漏洩磁界型リニアポジショナの基
本原理を説明する側面図、第２図は本発明の作用（磁気
抵抗素子の内部磁化の変化）を説明する図、第３図は本
発明の第１実施例を示す側面図、第４図は本発明の第２
実施例を示す側面図、第５図は従来の漏洩磁界型リニア
ポジショナの側面図、第６図〜第８図は磁気センサの内
部構成を示す図、第９図は漏洩磁界の検出作用を示す図
である。 図において、Ｍｇｌ、Ｍｇ２、Ｍｇは磁石、１．２はヨ
ーク、Ｆｌ、Ｆ２は漏洩磁束、Ｆｈは漏洩磁束の水平成
分、Ｆｖは漏洩磁界の垂直成分、Ｓは磁気センサ、Ｍは
内部磁化をそれぞれ示す。 水毎日月の基本原美Ｆ。 第１図 （２）Ｍの変化なし （し）ｒ−
１の変化有磁丸低坑水子の内部慮化の変化 躬Ｉ実施例 第３区 鴇２実施例 上覧 ム Ｍ ｔｆｉの漏洩微罪型＋に７ポジシヨナ 第５区 猛気拡坑素子のバターシ形状゛ 第６ 図 断 面 図 第７図 磁気セシサの＆風回路 第８図
本原理を説明する側面図、第２図は本発明の作用（磁気
抵抗素子の内部磁化の変化）を説明する図、第３図は本
発明の第１実施例を示す側面図、第４図は本発明の第２
実施例を示す側面図、第５図は従来の漏洩磁界型リニア
ポジショナの側面図、第６図〜第８図は磁気センサの内
部構成を示す図、第９図は漏洩磁界の検出作用を示す図
である。 図において、Ｍｇｌ、Ｍｇ２、Ｍｇは磁石、１．２はヨ
ーク、Ｆｌ、Ｆ２は漏洩磁束、Ｆｈは漏洩磁束の水平成
分、Ｆｖは漏洩磁界の垂直成分、Ｓは磁気センサ、Ｍは
内部磁化をそれぞれ示す。 水毎日月の基本原美Ｆ。 第１図 （２）Ｍの変化なし （し）ｒ−
１の変化有磁丸低坑水子の内部慮化の変化 躬Ｉ実施例 第３区 鴇２実施例 上覧 ム Ｍ ｔｆｉの漏洩微罪型＋に７ポジシヨナ 第５区 猛気拡坑素子のバターシ形状゛ 第６ 図 断 面 図 第７図 磁気セシサの＆風回路 第８図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 磁石によって発生した磁界を、２つの平行配置されたヨ
ーク１、２間で漏洩させ、漏洩磁界のヨーク１、２と垂
直方向の成分Ｆｖの強さを、強磁性金属膜磁気抵抗素子
から成る磁気センサＳを用いて測定するリニアポジショ
ナにおいて、 漏洩磁界のヨークに平行な成分の向きと、磁気センサＳ
の初期磁化（内部磁化）Ｍの向きとが一致するように配
置して成ることを特徴とする漏洩磁界型リニアポジショ
ナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6498887A JPS63231201A (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | 漏洩磁界型リニアポジシヨナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6498887A JPS63231201A (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | 漏洩磁界型リニアポジシヨナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63231201A true JPS63231201A (ja) | 1988-09-27 |
| JPH0561562B2 JPH0561562B2 (ja) | 1993-09-06 |
Family
ID=13273940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6498887A Granted JPS63231201A (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | 漏洩磁界型リニアポジシヨナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63231201A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008286588A (ja) * | 2007-05-16 | 2008-11-27 | Alps Electric Co Ltd | 位置検知装置 |
| JP2013500484A (ja) * | 2009-07-28 | 2013-01-07 | マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 位置センサ及びリニアアクチュエータ |
| JP2013527445A (ja) * | 2010-04-30 | 2013-06-27 | コンチネンタル オートモーティヴ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 磁気式長さ計測システム、長さ計測方法並びに磁気式長さ計測システムの製造方法 |
-
1987
- 1987-03-19 JP JP6498887A patent/JPS63231201A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008286588A (ja) * | 2007-05-16 | 2008-11-27 | Alps Electric Co Ltd | 位置検知装置 |
| JP2013500484A (ja) * | 2009-07-28 | 2013-01-07 | マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 位置センサ及びリニアアクチュエータ |
| US9057628B2 (en) | 2009-07-28 | 2015-06-16 | Mahle International Gmbh | Position sensor and linear actuator |
| JP2013527445A (ja) * | 2010-04-30 | 2013-06-27 | コンチネンタル オートモーティヴ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 磁気式長さ計測システム、長さ計測方法並びに磁気式長さ計測システムの製造方法 |
| US9410788B2 (en) | 2010-04-30 | 2016-08-09 | Continental Automotive Gmbh | Magnetic length measuring system, length measuring method and method for producing a magnetic length measuring system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0561562B2 (ja) | 1993-09-06 |
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