JPS6391579A - 磁気センサ− - Google Patents
磁気センサ−Info
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- JPS6391579A JPS6391579A JP23756886A JP23756886A JPS6391579A JP S6391579 A JPS6391579 A JP S6391579A JP 23756886 A JP23756886 A JP 23756886A JP 23756886 A JP23756886 A JP 23756886A JP S6391579 A JPS6391579 A JP S6391579A
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- Japan
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- magnetic field
- saturable
- excitation
- magnetic sensor
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 13
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
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- 239000000203 mixture Substances 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
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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】
〔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Ｗ１１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Ｗ１１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、４ＫＩＩｚ程度の応答性で実
用化されているにずぎない。
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、４ＫＩＩｚ程度の応答性で実
用化されているにずぎない。
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ず必要があるが、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
。
を得るのに励磁電流の周波数を高くず必要があるが、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
気回路の例を承ず接続図である。
す斜視図、第２図は第１図のヘッドと組合せて用いる電
気回路の例を承ず接続図である。
磁気センサーヘッドは、従来と同様、２ （Ｗ １組の
可飽和コア（１１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。
可飽和コア（１１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、Ｏ２０は約ＩＭＩ（ｚ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、ｅ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ｅ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Ｈｅｘに比例した直流アナログ電圧を
発生する。
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、ｅ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ｅ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Ｈｅｘ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しは磁束密度Ｂの微分に比
例する。すなわち、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ＬＸ、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
。
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しは磁束密度Ｂの微分に比
例する。すなわち、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ＬＸ、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ＬＬＳＬ２の変化を促
し同じであったＬｌ、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Ｈｅχによって
必ずしもＬｌ、Ｌ２が変化せず正確な検出ができない。
る場合、外部磁場Ｈｅｘは直ちにＬＬＳＬ２の変化を促
し同じであったＬｌ、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Ｈｅχによって
必ずしもＬｌ、Ｌ２が変化せず正確な検出ができない。
第３及び第４図は、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（、第４図は、外部磁
場Ｈｅｘが加わった場合磁束密度変化ΔＢ 、／、ΔＢ
２’に差を生じΔＢ２′〉ΔＢｌ’ Ｌ２＞Ｌｌとな
ることを示す。
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（、第４図は、外部磁
場Ｈｅｘが加わった場合磁束密度変化ΔＢ 、／、ΔＢ
２’に差を生じΔＢ２′〉ΔＢｌ’ Ｌ２＞Ｌｌ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（ｏｃ （Ｌ２
Ｌｌ ） ）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（ｏＣ（Ｌ２− ＬＬ ）
）を示す。第６図には、弱い外部磁場１１ｅｘに感応
しない部分が見られる。
外部磁場に対する電気回路の出力電圧（ｏｃ （Ｌ２
Ｌｌ ） ）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（ｏＣ（Ｌ２− ＬＬ ）
）を示す。第６図には、弱い外部磁場１１ｅｘ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
わち励磁電流で可飽和コア（１）、（２）を飽和に至ら
せることが可能となり、第６図にボしたような外部磁場
ｆｌｅｘか弱い場合の不感応動作がなくなる。ｆｆ１７
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ｆｌｅｘ
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ｒ′
ＩＪ能なことが分かるであろう。
を設けると、第７図に示すように、小さい励磁磁場すな
わち励磁電流で可飽和コア（１）、（２）を飽和に至ら
せることが可能となり、第６図にボしたような外部磁場
ｆｌｅｘか弱い場合の不感応動作がなくなる。ｆｆ１７
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ｆｌｅｘ
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ｒ′
ＩＪ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。ｆｆ１１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
ピツ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ＶＩＡ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。ｆｆ１１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
ピツ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ＶＩＡ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２１固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、図丞のとおりとした。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ミリピツチで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ｔｉＪ飽和コアに加え、励磁電流（ＩＭＨ
ｚの矩形波パルス）を約５０ｍ Ａ供給し、ヘッドを磁
気スケール表面からＯ，Ｓｔり離して読取るとき、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。
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２１固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、図丞のとおりとした。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ミリピツチで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ｔｉＪ飽和コアに加え、励磁電流（ＩＭＨ
ｚの矩形波パルス）を約５０ｍ Ａ供給し、ヘッドを磁
気スケール表面からＯ，Ｓｔり離して読取るとき、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。
゛ 〔発明の効果〕
、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。
著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ｗＪ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ｗＪ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図は磁気センサーへ・ノドと組合せて
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（Ｉ！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、（３１、（４１・・・・・・コイル、Ｏ２０・
・・・・・発振器、（ＤＡ 、Ｃｔ 、Ｒ１）、（Ｄ２
、Ｃ２、Ｒ２） ・・・・・・整流検波回路、（５
）、（６）、（７）・・・・・・永久磁石。
示す斜視図、第２図は磁気センサーへ・ノドと組合せて
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（Ｉ！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、（３１、（４１・・・・・・コイル、Ｏ２０・
・・・・・発振器、（ＤＡ 、Ｃｔ 、Ｒ１）、（Ｄ２
、Ｃ２、Ｒ２） ・・・・・・整流検波回路、（５
）、（６）、（７）・・・・・・永久磁石。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 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、
上記可飽和コアに励磁磁場と同一方向のバイアス磁場を
加えるようにした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 true JPS6391579A (ja) | 1988-04-22 |
| JPH0721536B2 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) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009502396A (ja) * | 2005-08-04 | 2009-01-29 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 治療器具の定位を目的とした，センサの磁気追跡のためのシステム及び方法 |
Citations (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
Patent Citations (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 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009502396A (ja) * | 2005-08-04 | 2009-01-29 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 治療器具の定位を目的とした，センサの磁気追跡のためのシステム及び方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0721536B2 (ja) | 1995-03-08 |
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