KR20070078035A - 자기 검출 장치 - Google Patents

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KR20070078035A
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Abstract

과제
제조 비용을 대폭적으로 저감할 수 있는 자기 검출 장치를 얻는다.
해결 수단
자기 검출 장치는, 지름 방향의 깊이 치수가 다른, 제 1의 홈(1a) 및 제 2의 홈(1b)을 갖는 자성 이동체(1)와, 이 자성 이동체(1)로부터 떨어져서 마련되어 이동하는 자성 이동체(1)에 따라 제 1의 홈(1a), 제 2의 홈(1b)과 대향하는 자기 저항 세그먼트(3a)와, 이 자기 저항 세그먼트(3a)의 부근에 마련되고 자기 저항 세그먼트(3a)에 자계를 인가시키는 자석(5)과, 대향한 제 1의 홈(1a) 및 제 2의 홈(1b)에 따라 자기 저항 세그먼트(3a)에 인가되는 자계가 변화하고, 이 자계의 변화에 따라 다른 출력 신호가 출력되는 처리 회로부(4)를 구비하고 있다.
자기검출

Description

자기 검출 장치{MAGNETIC DETECTION APPARATUS}
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1의 자기 검출 장치를 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 자기 검출 장치의 부분 평면도.
도 3은 도 1의 자기 검출 장치의 전기 회로도.
도 4는 도 1의 자기 검출 장치의 동작 파형도.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 2의 자기 검출 장치를 도시한 사시도.
도 6은 도 5의 처리 회로부의 배면에서 자성 이동체를 본 때의 자기 검출 장치의 측면도.
도 7은 본 발명의 실시의 형태 3의 자기 검출 장치를 도시한 사시도.
도 8은 도 7의 처리 회로부의 배면에서 자성 이동체를 본 때의 자기 검출 장치의 측면도.
도 9는 본 발명의 실시의 형태 4의 자기 검출 장치를 도시한 사시도.
도 10은 도 9의 처리 회로부의 배면에서 자성 이동체를 본 때의 자기 검출 장치의 측면도.
도 11은 본 발명의 실시의 형태 5의 자기 검출 장치를 도시한 사시도.
도 12는 도 11의 처리 회로부의 배면에서 자성 이동체를 본 때의 자기 검출 장치의 측면도.
도 13은 본 발명의 실시의 형태 6의 자기 검출 장치에서의 GMR 소자의 MR 루프 특성도.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
1, 11, 21, 31, 41 : 자성 이동체 2 : 회전축
1a, 11a, 31a, 41a : 제 1의 홈 1b, 11b, 31b, 41b : 제 2의 홈
3a : 자기 저항 세그먼트 4 : 처리 회로부
5 : 자석 21a : 제 1의 구멍
21b : 제 2의 구멍
기술 분야
본 발명은, 자전(磁電) 변환 소자에 인가되는 자계의 변화로부터 자성(磁性) 이동체의 이동을 검출하는 자기 검출 장치에 관한 것이다.
배경 기술
종래, 회전축을 중심으로 회전하여, 주연부(周緣部)에 복수의 홈이 소정 간격으로 형성된 자성 이동체와, 이 자성 이동체로부터 지름 방향으로 떨어져서 마련된 자기 저항 세그먼트와, 이 자기 저항 세그먼트의 부근에 마련되고 자기 저항 세그먼트에 자계를 인가시키는 자석과, 상기 자기 저항 세그먼트에 인가되는 자계의 변화에 따른 출력 신호를 출력하는 처리 회로부를 구비한 자기 검출 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
이것의 경우, 회전축이 회전함으로써, 자성 이동체도 동기하여 회전한다. 그리고, 자기 저항 세그먼트가 자성 이동체의 홈 사이 치부(齒部)와 대향한 때와, 홈과 대향한 때에서는, 자석으로부터의 자기 저항 세그먼트에 인가되는 자계가 변화한다. 이 자계의 변화에 수반하여 자기 저항 세그먼트의 저항치가 변화하고, 이 저항치 변화에 따른 신호가 출력되어, 회전축의 회전 각도가 검출된다.
특허 문헌 1 : 특개2005-156368호 공보
상기 구성의 자성 이동체의 주연부에서는, 둘레방향의 폭이 일정한 홈이 등분 간격으로 복수 형성되어 있고, 예를 들면 차의 엔진의 크랭크 각과, 캠 각을 각각 검출하려고 한 경우에는, 2종류의 그들 전용의 자기 검출 장치를 갖추어야 하고, 제조 비용이 높다는 문제점이 있다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하는 것을 과제로 하는 것으로서, 제조 비용을 대폭적으로 저감시킬 수 있는 자기 검출 장치를 얻는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명에 관한 자기 검출 장치는, 적어도 형상이 다른 2종류의 이형부(異形部)를 갖는 자성 이동체와, 이 자성 이동체로부터 떨어져서 마련되고 이동하는 자성 이동체에 따라 다른 이형부와 대향하는 자전 변환 소자와, 이 자전 변환 소자의 부근에 마련되고 자전 변환 소자에 자계를 인가시키는 자석과, 대향한 다른 상기 이형부에 따라 상기 자전 변환 소자에 인가되는 상기 자계가 변화하고, 이 자계의 변화에 따라 다른 출력 신호가 출력되는 처리 회로부를 구비하고 있다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
실시의 형태 1
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1의 자기 검출 장치를 도시한 사시도, 도 2는 도 1의 자기 검출 장치의 부분 평면도, 도 3은 도 1의 자기 검출 장치의 전기 회로도, 도 4는 도 1의 자기 검출 장치의 동작 파형도이다.
이 자기 검출 장치는, 회전축(2)을 중심으로 회전하는 원판형상의 자성 이동체(1)와, 이 자성 이동체(1)로부터 지름 방향으로 떨어져서 마련된 자전 변환 소자인 자기 저항 세그먼트(3a)와, 자기 저항 세그먼트(3a)가 윗면에 마련된 처리 회로부(4)와, 처리 회로부(4)의 하측에 배치된 자석(5)을 구비하고 있다.
처리 회로부(4)는, 자기 저항 세그먼트(3a)와 함께 브리지 회로를 구성하는 고정 저항(3b), 고정 저항(3c) 및 고정 저항(3d)과, 자기 저항 세그먼트(3a)의 저항치 변화에 의해 전압 변화된 출력을 증폭하는 차동 증폭 회로(6)와, 이 차동 증폭 회로(6)로부터의 출력과 제 1의 비교 레벨을 비교하고, 파형을 정형(整形)하는 제 1의 비교 회로(7)와, 이 제 1의 비교 회로(7)로부터의 출력을 출력 신호(A)로서 출력하는 제 1의 출력 회로(9)를 내장하고 있다.
또한, 처리 회로부(4)는, 차동 증폭 회로(6)로부터의 출력과 제 2의 비교 레벨을 비교하고, 파형을 정형하는 제 2의 비교 회로(8)와, 이 제 2의 비교 회로(8) 로부터의 출력을 출력 신호(B)로서 출력하는 제 2의 출력 회로(10)도 내장하고 있다.
자성 이동체(1)의 주연부에는, 이형부인, 제 1의 홈(1a) 및 제 2의 홈(1b)이 형성되어 있다. 제 1의 홈(1a) 및 제 2의 홈(1b)은, 등분(等分) 간격으로 형성되어 있다. 제 2의 홈(1b)은, 제 1의 홈(1a)보다도 지름 방향의 깊이 치수가 크게 형성되어 있다.
상기 구성의 자기 검출 장치에서는, 회전축(2)이 회전함으로써 자성 이동체(1)도 동기하여 회전하고, 자성 이동체(1)가 회전함으로써, 자기 저항 세그먼트(3a)와 대향하는 자성 이동체(1)의 제 1의 홈(1a), 제 2의 홈(1b)은 연속적으로 변화하고, 자석(5)으로부터 자기 저항 세그먼트(3a)에 인가되는 자계 강도도 변화한다.
그 결과, 도 4에 도시한 바와 같이, 자성 이동체(1)의 홈(1a), 제 2의 홈(1b)에 대응하여 자기 저항 세그먼트(3a)의 저항치도 연속적으로 변화한다.
자기 저항 세그먼트(3a)의 저항치의 변화에 의해, 정전압이 인가되는 브리지 회로에 있어서, 자기 저항 세그먼트(3a)와 고정 저항(3b)과의 사이의 중점(中點)과, 고정 저항(3c)과 고정 저항(3d)과의 사이의 중점과의 사이에서의 중점 전압은 변화하고, 이 중점 전압은 차동 증폭 회로(6)에서 증폭된다.
차동 증폭 회로(6)로부터의 출력은, 제 1의 비교 회로(7)에 입력되고, 이 제 1의 비교 회로(7)에서는 1번째의 임계치(VrefA)와 비교하고, 파형 정형되어, 제 1의 홈(1a), 제 2의 홈(1b)에 각각 대응한 제 1의 출력 신호(A)가 제 1의 출력 회 로(9)로부터 출력된다.
또한, 차동 증폭 회로(6)로부터의 출력은, 제 2의 비교 회로(8)에도 입력되고, 이 제 2의 비교 회로(8)에서도 또 하나의 임계치(VrefB)와 비교하고, 파형 정형되어, 제 2의 출력 신호(B)가 제 2의 출력 회로(10)로부터 출력된다.
이 실시의 형태에서는, 자기 저항 세그먼트(3a), 제 1의 홈(1a) 및 제 2의 홈(1b)이 각각 대향한 때에는, 제 1의 출력 신호(A)가 출력되고, 자기 저항 세그먼트(3a)와, 제 2의 홈(1b)인 대향한 때만 제 2의 출력 신호(B)가 출력된다.
이와 같이, 이 자기 검출 장치에서는, 하나의 자기 검출 장치로, 예를 들면 캠 각 및 크랭크 각의 2종류의 각도를 검출할 수 있고, 각각의 출력 신호(A, B)에 의해, 엔진의 각 기통의 피스톤 링의 위치를 판단하고, 최적의 점화 타이밍의 제어가 가능하게 된다.
실시의 형태 2
도 5는 본 발명의 실시의 형태 2의 자기 검출 장치를 도시한 사시도, 도 6은 도 5의 처리 회로부(4)의 배면에서 자성 이동체(11)를 본 때의 자기 검출 장치의 측면도이다.
이 자성 이동체(11)는, 원판형상이고, 이형부인, 제 1의 홈(11a) 및 제 2의 홈(11b)이 형성되어 있다. 제 2의 홈(11b)은, 제 1의 홈(11a)보다도 둘레방향의 길이 치수가 크다.
다른 구성은, 실시의 형태 1과 동일하다.
이 실시의 형태에서도, 자성 이동체(11)의 제 1의 홈(11a), 제 2의 홈(11b) 에 대응하여 자기 저항 세그먼트(3a)의 저항치도 연속적으로 변화하고, 다른 2개의 출력 신호가 제 1의 출력 회로(9), 제 2의 출력 회로(10)로부터 출력된다.
실시의 형태 3
도 7은 본 발명의 실시의 형태 3의 자기 검출 장치를 도시한 사시도, 도 8은 도 7의 처리 회로부(4)의 배면에서 자성 이동체(41)를 본 때의 자기 검출 장치의 측면도이다.
이 자성 이동체(41)는, 원판형상이고, 이형부인, 제 1의 홈(41a) 및 제 2의 홈(41b)이 형성되어 있다.
대향한 한 쌍의 제 1의 홈(41a)은, 대향한 한 쌍의 제 2의 홈(41b)보다도 지름 방향의 깊이 치수가 크다.
다른 구성은, 실시의 형태 1과 동일하다.
이 실시의 형태에서도, 자성 이동체(41)의 제 1의 홈(41a), 제 2의 홈(41b)에 대응하여 자기 저항 세그먼트(3a)의 저항치도 연속적으로 변화하고, 다른 2개의 출력 신호가 제 1의 출력 회로(9), 제 2의 출력 회로(10)로부터 출력된다.
실시의 형태 4
도 9는 본 발명의 실시의 형태 4의 자기 검출 장치를 도시한 사시도, 도 10은 도 9의 처리 회로부(4)의 배면에서 자성 이동체(21)를 본 때의 자기 검출 장치의 측면도이다.
자성 이동체(21)는, 원통형상이고, 이형부인, 제 1의 구멍(21a) 및 제 2의 구멍(21b)이 주벽에 등분 간격을 두고 형성되어 있다.
제 2의 구멍(21b)은, 제 1의 구멍(21a)보다도 축선 방향의 길이 치수가 크다.
다른 구성은, 실시의 형태 1과 동일하다.
이 실시의 형태에서도, 자성 이동체(21)의 제 1의 홈(21a), 제 2의 홈(21b)에 대응하여 자기 저항 세그먼트(3a)의 저항치도 연속적으로 변화하고, 다른 2개의 출력 신호가 제 1의 출력 회로(9), 제 2의 출력 회로(10)로부터 출력된다.
실시의 형태 5
도 11은 본 발명의 실시의 형태 5의 자기 검출 장치를 도시한 사시도, 도 12는 도 11의 처리 회로부(4)의 배면에서 자성 이동체(31)를 본 때의 자기 검출 장치의 측면도이다.
이 자성 이동체(31)는, 원통형상이고, 이형부인, 제 1의 홈(31a) 및 제 2의 홈(31b)이 주벽에 등분 간격을 두고 형성되어 있다.
제 2의 홈(31b)은, 자성 이동체(31)의 단면(端面)에서 축선 방향으로 노치되어 형성되어 있고, 이 제 2의 홈(31b)은, 자성 이동체(31)의 단면에서 축선 방향으로 노치되어 형성된 제 1의 홈(31a) 보다도 축선 방향의 길이 치수가 크다.
다른 구성은, 실시의 형태 1과 동일하다.
이 실시의 형태에서도, 자성 이동체(31)의 제 1의 홈(31a), 제 2의 홈(31b)에 대응하여 자기 저항 세그먼트(3a)의 저항치도 연속적으로 변화하고, 다른 2개의 출력 신호가 제 1의 출력 회로(9), 제 2의 출력 회로(10)로부터 출력된다.
실시의 형태 6
이 실시의 형태는, 자전 변환 소자로서 거대 자기 저항 소자(이하 GMR고 한다)를 이용한 예이다.
GMR 소자는, 수옹스트롬으로부터 수십옹스트롬 두께의 자성층과 비자성층을 교대로 적층시킨 적층체, 이른바 인공격자막이고, (Fe/Cr)n, (퍼멀로이/Cu/Co/cu)n, (Co/Cu)n가 알려져 있고, 이것은 종래의 자기 저항 소자(이하 MR 소자라고 한다)와 비교하여 현격하게 큰 MR 효과(MR 변화율)를 갖음과 함께, 이웃한 자성층의 자화 방향의 상대 각도에만 의존하기 때문에, 외부 자계의 방향이 전류에 대해 어떤 각도차를 갖고 있어도 같은 저항치 변화를 얻을 수 있는 면내 감자 소자(in-plane magnetosensitive element)이다(n은 적층 수). 다만, 자기 저항 패턴의 폭을 좁게 함으로써 이방성을 갖을 수 있는 소자이다.
또한, 인가 자계의 변화에 의한 저항치 변화에 히스테리시스가 존재함과 함께, 온도 특성, 특히 온도 계수가 크다는 특징을 구비한 소자이다(도 13에 GMR 소자의 MR 루프 특성을 도시한다).
이와 같이, 자기 저항 소자에 GMR 소자를 이용함에 의해, SN비를 향상시킬 수 있고, 노이즈 내량(耐量)을 상승시킬 수 있고, 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 각 실시의 형태에서는, 자성 이동체에, 형상이 다른 2종류의 이형부가 마련된 예에 관해 설명하였지만, 3종류 이상의 이형부를 갖는 자성 이동체이라도 좋다.
이 경우에는, 이형부에 대응한 수의 비교 회로 및 출력 회로가 처리 회로부 에 내장된다.
또한, 상기 각 실시의 형태에서는, 자성 이동체(1, 11, 21, 31, 41)가 회전축(2)을 중심으로 회전하는 예에 관해 설명하였지만, 왕복 직선 운동이 가능한 자성 이동체라도 본 발명을 적용할 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 각 실시의 형태에서는, 자기 저항 세그먼트(3a)는, 처리 회로부(4)의 윗면에 마련한 경우에 관해 설명하였지만, 자기 저항 세그먼트(3a)는, 자석(5)의 부근에 마련할 필요가 있는 것이지만, 반드시 처리 회로부(4)와 일체일 필요는 없고, 별체로 마련해도 좋음은 물론이다.
본 발명의 자기 검출 장치에 의하면, 하나의 자기 검출 장치로 2 이상의 신호 출력이 가능하게 되고, 제조 비용이 대폭적으로 저감된다.

Claims (8)

  1. 적어도 형상이 다른 2종류의 이형부를 갖는 자성 이동체와,
    이 자성 이동체로부터 떨어져 마련되어 이동하는 자성 이동체에 따라 다른 이형부와 대향하는 자전 변환 소자와,
    이 자전 변환 소자의 부근에 마련되어 자전 변환 소자에 자계를 인가시키는 자석과,
    대향한 다른 상기 이형부에 따라 상기 자전 변환 소자에 인가되는 상기 자계가 변화하고, 이 자계의 변화에 따라 다른 출력 신호가 출력되는 처리 회로부를 구비한 것을 특징으로 하는 자기 검출 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 자성 이동체는, 원판형상이고, 상기 이형부는, 상기 자성 이동체의 주연부에 형성된, 제 1의 홈, 및 제 1의 홈보다도 지름 방향의 깊이 치수가 큰 제 2의 홈인 것을 특징으로 하는 자기 검출 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 자성 이동체는, 원판형상이고, 상기 이형부는, 상기 자성 이동체의 주연부에 형성된, 제 1의 홈, 및 제 1의 홈보다도 둘레방향의 길이 치수가 큰 제 2의 홈인 것을 특징으로 하는 자기 검출 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 자성 이동체는, 원판형상이고, 상기 이형부는, 상기 자성 이동체의 주연부에 형성되고, 대향한 한 쌍의 제 1의 홈, 및 대향한 한 쌍의 제 2의 홈이고, 상기 제 1의 홈은, 상기 제 2의 홈보다도 지름 방향의 깊이 치수가 큰 것을 특징으로 하는 자기 검출 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 자성 이동체는, 원통형상이고, 상기 이형부는, 상기 자성 이동체의 주벽에 형성된, 제 1의 구멍, 및 제 1의 구멍보다도 축선 방향의 길이 치수가 큰 제 2의 구멍인 것을 특징으로 하는 자기 검출 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 자성 이동체는 원통형상이고, 상기 이형부는, 상기 자성 이동체의 단면에서 축선 방향으로 노치된, 제 1의 홈 및 제 1의 홈보다도 상기 축선 방향의 길이 치수가 큰 제 2의 홈인 것을 특징으로 하는 자기 검출 장치.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각 출력되는 상기 출력 신호는, 엔진의 크랭크 각 센서 신호와 캠 각 센서 신호인 것을 특징으로 하는 자기 검출 장치.
  8. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자전 변환 소자는, 거대 자기 저항 소자(GMR 소자)인 것을 특징으로 하는 자기 검출 장치.
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