JP2796391B2 - 物理量検出方法および物理量検出装置あるいはこれらの方法あるいは装置を利用したサーボモータおよびこのサーボモータを使用したパワーステアリング装置 - Google Patents
物理量検出方法および物理量検出装置あるいはこれらの方法あるいは装置を利用したサーボモータおよびこのサーボモータを使用したパワーステアリング装置Info
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- JP2796391B2 JP2796391B2 JP50890A JP50890A JP2796391B2 JP 2796391 B2 JP2796391 B2 JP 2796391B2 JP 50890 A JP50890 A JP 50890A JP 50890 A JP50890 A JP 50890A JP 2796391 B2 JP2796391 B2 JP 2796391B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁気、温度をはじめとして、光，圧力等の物
理量を検出する方法あるいは装置、ひいてはこれらの方
法や装置を利用するモータやその他の装置に関するもの
である。
理量を検出する方法あるいは装置、ひいてはこれらの方
法や装置を利用するモータやその他の装置に関するもの
である。
従来から、磁気や温度を感応素子（磁気抵抗効果素子
やサーミスタ等）で検出することが広く行なわれてい
る。
やサーミスタ等）で検出することが広く行なわれてい
る。
感応素子は一般に物理量の有無やその大きさに応じて
内部抵抗が変化する性質を持つので、この抵抗の大きさ
を求めることで物理量を検出することができる。
内部抵抗が変化する性質を持つので、この抵抗の大きさ
を求めることで物理量を検出することができる。
一方、感応素子は検出されるべき物理量が同じであつ
ても物理量が増減することでその抵抗値が異なる、いわ
ゆるヒステリシスを有している。ヒステリシスがあると
検出値にバラツキが生じることは広く知られているとこ
ろである。
ても物理量が増減することでその抵抗値が異なる、いわ
ゆるヒステリシスを有している。ヒステリシスがあると
検出値にバラツキが生じることは広く知られているとこ
ろである。
又、感応素子の感応特性には、バルクハウゼンノイズ
と呼ばれている“くぼみ”をもつため、これに基づく出
力信号にも“くぼみ”が生じてしまう（第21図参照）。
と呼ばれている“くぼみ”をもつため、これに基づく出
力信号にも“くぼみ”が生じてしまう（第21図参照）。
これらのヒステリシスやくぼみは、感応素子に一般に
現われる現象であるが特に磁気感応素子において顕著で
ある。
現われる現象であるが特に磁気感応素子において顕著で
ある。
特開昭58−56485号公報あるいは特開昭63−96713号公
報記載の磁気抵抗効果素子やヨーク型薄膜磁気ヘツドの
発明もヒステリシスやバルクハウゼンノイズを除去する
ことを志向している。
報記載の磁気抵抗効果素子やヨーク型薄膜磁気ヘツドの
発明もヒステリシスやバルクハウゼンノイズを除去する
ことを志向している。
前者の公報には、磁気抵抗効果素子にバイアス磁界Hc
を加えることでヒステリシスやバルクハウゼンノイズを
除去すると記載され、後者の公報には、同じく磁気抵抗
効果素子にバイアス磁界を加え、バルクハウゼンノイズ
の発生箇所を検出範囲外にシフトすると記載されてい
る。
を加えることでヒステリシスやバルクハウゼンノイズを
除去すると記載され、後者の公報には、同じく磁気抵抗
効果素子にバイアス磁界を加え、バルクハウゼンノイズ
の発生箇所を検出範囲外にシフトすると記載されてい
る。
しかしながら、従来は両公報記載のもの、およびこれ
に限らず物理量を感応素子で検出する場合、感応素子そ
のものの抵抗値を電気信号として検出する手法を用いて
いた。
に限らず物理量を感応素子で検出する場合、感応素子そ
のものの抵抗値を電気信号として検出する手法を用いて
いた。
前記従来技術では磁気抵抗効果素子にバイアス磁界を
加え、ヒステリシスやバルクハウゼンノイズを減じ、バ
ルクハウゼンノイズの発生箇所をシフトするとしている
が、被検出磁界が変化するかぎり、これらのヒステリシ
スやバルクハウゼンノイズを完全に除去することは困難
である。
加え、ヒステリシスやバルクハウゼンノイズを減じ、バ
ルクハウゼンノイズの発生箇所をシフトするとしている
が、被検出磁界が変化するかぎり、これらのヒステリシ
スやバルクハウゼンノイズを完全に除去することは困難
である。
したがつて正確な磁界が検出できず、この磁気抵抗効
果素子を位置や速度を検出するセンサとして使用すると
きは、位置や速度に狂いが生じ、制御性が損なわれる。
又、磁気抵抗効果素子の出力信号のアナログ値を位置信
号として用いるとき、ノイズがあると大幅な位置誤差が
生じてしまう、という問題点がある。
果素子を位置や速度を検出するセンサとして使用すると
きは、位置や速度に狂いが生じ、制御性が損なわれる。
又、磁気抵抗効果素子の出力信号のアナログ値を位置信
号として用いるとき、ノイズがあると大幅な位置誤差が
生じてしまう、という問題点がある。
さらに、MR素子に一定のバイアス磁界をかけ、直線性
を高める場合でも、被検出磁界が小さい間はその効果を
享受できるが、被検出磁界が大きくなると直線性が悪く
なり、検出できる磁界の大きさが制約されてしまう。
を高める場合でも、被検出磁界が小さい間はその効果を
享受できるが、被検出磁界が大きくなると直線性が悪く
なり、検出できる磁界の大きさが制約されてしまう。
これらの問題点は感応素子そのものの抵抗値を検出信
号として取出すことに原因がある。いいかえればヒステ
リシスのない感応素子を製造することが現在の科学では
困難である、ということである。
号として取出すことに原因がある。いいかえればヒステ
リシスのない感応素子を製造することが現在の科学では
困難である、ということである。
本発明の主たる目的は、感応素子の抵抗値を検出する
のではなく、感応素子の抵抗値を一定に保つ補償素子に
流す電気量を検出することによつて物理量を検出するよ
うにし、ヒステリシスや“くぼみ”の全くない物理量検
出装置を得ることにある。
のではなく、感応素子の抵抗値を一定に保つ補償素子に
流す電気量を検出することによつて物理量を検出するよ
うにし、ヒステリシスや“くぼみ”の全くない物理量検
出装置を得ることにある。
又、この原理を利用して具体的には磁気検出装置およ
びこの装置を具備するサーボモータ更にはパワーステア
リング装置を提供することである。
びこの装置を具備するサーボモータ更にはパワーステア
リング装置を提供することである。
前記目的は、磁気や温度等の環境物理等をこれら物理
量の変化に応じて内部の電気物理量が変化する可変素子
を利用して検出するものにおいて、前記可変素子に作用
する環境物理量が変化した場合、この変化分に相当する
物理量をこの可変素子に作用させる外部作用要素を具備
し、この外部作用要素に前記変化分に相当する物理量を
発生させるために供給される電気量を検出し、この電気
量から前記環境物理量を検出することによつて達成され
る。
量の変化に応じて内部の電気物理量が変化する可変素子
を利用して検出するものにおいて、前記可変素子に作用
する環境物理量が変化した場合、この変化分に相当する
物理量をこの可変素子に作用させる外部作用要素を具備
し、この外部作用要素に前記変化分に相当する物理量を
発生させるために供給される電気量を検出し、この電気
量から前記環境物理量を検出することによつて達成され
る。
感磁素子は補償素子によつて常に抵抗値が一定に保持
されるのでヒステリシスが生じない。補償素子は例えば
半導体でない単なる導体にて構成されるのでヒステリシ
スや“くぼみ”が発生せず正しい検出信号が得られる。
されるのでヒステリシスが生じない。補償素子は例えば
半導体でない単なる導体にて構成されるのでヒステリシ
スや“くぼみ”が発生せず正しい検出信号が得られる。
又、検出信号が歪のない正弦波信号が得られるので、
これをアナログ的に検出することにより、位置検出であ
れば微細な位置が得られ、トルク検出では正弦波信号の
位相差を求めることによりトルクを信号の一サイクル内
の高精度な検出が可能になる。
これをアナログ的に検出することにより、位置検出であ
れば微細な位置が得られ、トルク検出では正弦波信号の
位相差を求めることによりトルクを信号の一サイクル内
の高精度な検出が可能になる。
又、MR素子を利用したトルク検出にあつては停止中で
もトルクを検出でき、更に非接触で検出できるので、振
動が大であつても正しく検出でき、信頼性が高い。
もトルクを検出でき、更に非接触で検出できるので、振
動が大であつても正しく検出でき、信頼性が高い。
以下、本発明の構成の一実施例を第１図および第２図
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
第１図は本発明を磁気検出装置に適用した場合の基本
的概念図で、第２図は信号波形を示している。
的概念図で、第２図は信号波形を示している。
第１図において、１はガラスあるいはセラミツク等か
らなる絶縁基板でこの表面に感応素子、この例の場合は
感磁部である磁気抵抗効果素子２をマスク蒸着あるいは
エツチング等で形成し、担持している。31,32はこの磁
気抵抗効果素子（以下MR素子という）２の端部にそれぞ
れ設けられた端子で、これらはMR素子２と同一材料でMR
素子と一体的に形成するか、銅やアルミニウム等の別材
料で形成される。そして一方の端子31には定電流装置is
を接続し、他方の端子32は接地している。
らなる絶縁基板でこの表面に感応素子、この例の場合は
感磁部である磁気抵抗効果素子２をマスク蒸着あるいは
エツチング等で形成し、担持している。31,32はこの磁
気抵抗効果素子（以下MR素子という）２の端部にそれぞ
れ設けられた端子で、これらはMR素子２と同一材料でMR
素子と一体的に形成するか、銅やアルミニウム等の別材
料で形成される。そして一方の端子31には定電流装置is
を接続し、他方の端子32は接地している。
４はMR素子２の上面に、銅，アルミニウムからなる作
用子が載置されている。この例で作用子は電流がよく流
れる導体である。51,52はこの導体４の両端に設けられ
た端子を示す。端子51は接地してあり、端子52は抵抗R5
を介してアンプOPの出力端子に接続している。前記端子
31は抵抗R3を介してアンプOPの正入力端子に接続してい
る。R1およびR2は直列に接続された抵抗で、抵抗R1の一
端を接地し、抵抗R2との接続点をアンプOPの負入力端子
に、抵抗R2の一端をアンプOPの出力端子にそれぞれ接続
している。又、アンプOPの正入力端子には抵抗R4と可変
電源VRの直列回路が接続され、可変電源VRの他端は接地
してある。V0はアンプOPの出力を示し、この出力V0が後
述する磁気検出信号になる。
用子が載置されている。この例で作用子は電流がよく流
れる導体である。51,52はこの導体４の両端に設けられ
た端子を示す。端子51は接地してあり、端子52は抵抗R5
を介してアンプOPの出力端子に接続している。前記端子
31は抵抗R3を介してアンプOPの正入力端子に接続してい
る。R1およびR2は直列に接続された抵抗で、抵抗R1の一
端を接地し、抵抗R2との接続点をアンプOPの負入力端子
に、抵抗R2の一端をアンプOPの出力端子にそれぞれ接続
している。又、アンプOPの正入力端子には抵抗R4と可変
電源VRの直列回路が接続され、可変電源VRの他端は接地
してある。V0はアンプOPの出力を示し、この出力V0が後
述する磁気検出信号になる。
前述のように構成された本発明の装置の動作を次に説
明する。
明する。
第１図のHSはMR素子２に作用する被検出磁界を示す。
被検出磁界となるのは、第５図に示すように磁気記録媒
体10に磁気信号として記録した磁極N,S,N,…が発生する
磁界である。この磁界に感応するようにMR素子２が磁気
記録媒体10に近接して配される。第５図において、λは
磁極N,Sの着磁ピツチを示し、11は磁気記録媒体10を担
持する回転体、12はその回転軸である。ここで、磁気記
録媒体10は、磁性粉末を約60〜70重量％混入した合成樹
脂体からなされ、回転体11はアルミニウム，セラミツク
あるいは合成樹脂等の非磁性体からなる。
被検出磁界となるのは、第５図に示すように磁気記録媒
体10に磁気信号として記録した磁極N,S,N,…が発生する
磁界である。この磁界に感応するようにMR素子２が磁気
記録媒体10に近接して配される。第５図において、λは
磁極N,Sの着磁ピツチを示し、11は磁気記録媒体10を担
持する回転体、12はその回転軸である。ここで、磁気記
録媒体10は、磁性粉末を約60〜70重量％混入した合成樹
脂体からなされ、回転体11はアルミニウム，セラミツク
あるいは合成樹脂等の非磁性体からなる。
かかる状態下において、まず第１図に示した被検出磁
界HSがなく、可変電源VRの電圧が零の場合を考える。
界HSがなく、可変電源VRの電圧が零の場合を考える。
又、MR素子２は磁界に感応し、その抵抗値が低下する
ことは広く知られている。その特性を第２図に示す。第
２図のRXがNiFe合金からなるパーマロイと呼ばれるMR素
子２の磁気抵抗効果特性である。すなわち、MR素子２は
磁界の作用を受けないとき最も高い抵抗値R0となり、作
用磁界が増大するに従つて順次抵抗値が下り、所定の強
さ以上では飽和し抵抗変化しなくなる。この特性は磁界
の極性N,Sにかかわらず同じである。したがつて、MR素
子２の抵抗の大きさから磁界の有無および大きさを検出
することができる。
ことは広く知られている。その特性を第２図に示す。第
２図のRXがNiFe合金からなるパーマロイと呼ばれるMR素
子２の磁気抵抗効果特性である。すなわち、MR素子２は
磁界の作用を受けないとき最も高い抵抗値R0となり、作
用磁界が増大するに従つて順次抵抗値が下り、所定の強
さ以上では飽和し抵抗変化しなくなる。この特性は磁界
の極性N,Sにかかわらず同じである。したがつて、MR素
子２の抵抗の大きさから磁界の有無および大きさを検出
することができる。
この状態において、まず、被検出磁界Hsがなく、可変
電源VRの電圧が零の場合を考える。このとき一定電流Is
とMR素子２の抵抗の最高値R0によつて得られる電圧がア
ンプOPの正入力端子に印加される。この結果アンプOPに
出力端子にはアンプOPで増幅された電圧V0が生じる。ア
ンプ出力に電圧V0が生じると、この電圧の大きさに応
じ、抵抗R5を介して作用子である導体４に電流ｉが流れ
る。導体４に電流ｉが流れると、この電流ｉの大きさに
応じた磁界HbがMR素子２の感磁方向に発生する。この磁
界Hbは被検出磁界Hsに対して補償磁界あるいはバイアス
磁界となる。MR素子２にバイアス磁界Hbが付与されると
MR素子２の抵抗が低下し、アンプOPの正入力端子の電圧
が下つてアンプOPの出力電圧V0も低下する。出力電圧V0
が低下すると導体４に流れる電流が低下し、バイアス磁
界Hbも低下する。この動作を瞬間的に繰返えし、導体４
に流れる電流は、バイアス磁界Hb0を発生させる大きさ
に落ち付く。
電源VRの電圧が零の場合を考える。このとき一定電流Is
とMR素子２の抵抗の最高値R0によつて得られる電圧がア
ンプOPの正入力端子に印加される。この結果アンプOPに
出力端子にはアンプOPで増幅された電圧V0が生じる。ア
ンプ出力に電圧V0が生じると、この電圧の大きさに応
じ、抵抗R5を介して作用子である導体４に電流ｉが流れ
る。導体４に電流ｉが流れると、この電流ｉの大きさに
応じた磁界HbがMR素子２の感磁方向に発生する。この磁
界Hbは被検出磁界Hsに対して補償磁界あるいはバイアス
磁界となる。MR素子２にバイアス磁界Hbが付与されると
MR素子２の抵抗が低下し、アンプOPの正入力端子の電圧
が下つてアンプOPの出力電圧V0も低下する。出力電圧V0
が低下すると導体４に流れる電流が低下し、バイアス磁
界Hbも低下する。この動作を瞬間的に繰返えし、導体４
に流れる電流は、バイアス磁界Hb0を発生させる大きさ
に落ち付く。
バイアス磁界Hb0では動作点が（イ）となり、このと
きのMR素子２の抵抗はRbで一定となる。
きのMR素子２の抵抗はRbで一定となる。
ここで、第１図，第２図に示した信号磁界（被検出信
号）HsがMR素子２に加わると、MR素子２の抵抗がRbより
低下しようとし、アンプOPの正入力端子電圧が減少して
アンプ出力V0を減少させる。このため導体４に流れる電
流が減少してバイアス磁界Hbを減少させるように動作す
る。このようにして、MR素子２に作用する磁界は、信号
磁界Hsが増加した分だけバイアス磁界Hbが減少し、MR素
子２に作用する総磁界量（Hs＋Hb）は一定となり、MR素
子２の抵抗値はRbから変化しない。
号）HsがMR素子２に加わると、MR素子２の抵抗がRbより
低下しようとし、アンプOPの正入力端子電圧が減少して
アンプ出力V0を減少させる。このため導体４に流れる電
流が減少してバイアス磁界Hbを減少させるように動作す
る。このようにして、MR素子２に作用する磁界は、信号
磁界Hsが増加した分だけバイアス磁界Hbが減少し、MR素
子２に作用する総磁界量（Hs＋Hb）は一定となり、MR素
子２の抵抗値はRbから変化しない。
一方、MR素子２に作用する信号磁界Hsが減少すると、
MR素子２の抵抗がRbより増大しようとし、アンプAPの正
入力端子電圧が増加してアンプ出力V0を増加させる。こ
のため導体４に流れる電流が増大してバイアス磁界Hbを
増大させるように動作する。このようにして、MR素子２
に作用する磁界は、信号磁界Hsが減少した分だけバイア
ス磁界Hbが増大し、MR素子２に作用する総磁界量（Hs＋
Hb）は一定となり、MR素子２の抵抗値はRbから変化しな
い。
MR素子２の抵抗がRbより増大しようとし、アンプAPの正
入力端子電圧が増加してアンプ出力V0を増加させる。こ
のため導体４に流れる電流が増大してバイアス磁界Hbを
増大させるように動作する。このようにして、MR素子２
に作用する磁界は、信号磁界Hsが減少した分だけバイア
ス磁界Hbが増大し、MR素子２に作用する総磁界量（Hs＋
Hb）は一定となり、MR素子２の抵抗値はRbから変化しな
い。
前述で明らかなように、MR素子２は常に設定された抵
抗値になるようにバイアス磁界が与えられているので、
ある抵抗値、例えばRbから変化しないが、アンプOPの出
力電圧は信号磁界Hsを補償するように変化しているの
で、アンプOPに出力電圧V0から信号磁界Hsの大きさを検
出することができる。
抗値になるようにバイアス磁界が与えられているので、
ある抵抗値、例えばRbから変化しないが、アンプOPの出
力電圧は信号磁界Hsを補償するように変化しているの
で、アンプOPに出力電圧V0から信号磁界Hsの大きさを検
出することができる。
次に、第２図に示すように、信号磁界Hsが時間の経過
と共に変化した場合でも、前記と同様の理由により、信
号磁界Hsを検出することができる。
と共に変化した場合でも、前記と同様の理由により、信
号磁界Hsを検出することができる。
すなわち、信号磁界Hsが正弦波状に変化した場合、補
償回路CCは導体４に信号磁界Hsと逆位相の補償磁界Hbを
発生するように作用する。従つて、アンプOPの出力電圧
V0は、MR素子２の抵抗値がRbに一定に維持されるにも拘
わらず、点線のように変化するので、これを検出するこ
とにより信号磁界Hsを精度良く検出することができる。
償回路CCは導体４に信号磁界Hsと逆位相の補償磁界Hbを
発生するように作用する。従つて、アンプOPの出力電圧
V0は、MR素子２の抵抗値がRbに一定に維持されるにも拘
わらず、点線のように変化するので、これを検出するこ
とにより信号磁界Hsを精度良く検出することができる。
この場合も、MR素子２に加えられる総磁界量は、信号
磁界Hs＋補償磁界Hb＝一定磁界Hb0となる。
磁界Hs＋補償磁界Hb＝一定磁界Hb0となる。
このように、本発明によれば、信号磁界Hsが一定で
も、時間と共に変化する場合でも同様に補償電圧（アン
プOPの出力電圧V0）を検出することにより、信号磁界Hs
を検出することができる。
も、時間と共に変化する場合でも同様に補償電圧（アン
プOPの出力電圧V0）を検出することにより、信号磁界Hs
を検出することができる。
第２図の動作点（イ）を変える場合は、第１図の可変
電源VRの電圧を調整して行うことができる。電圧を上げ
れば動作点が上がり、電圧を下げれば動作点が低下す
る。この動作点は可変電源VRを調整する代りに抵抗R4を
可変抵抗としてもよいし、又、抵抗R1やR2の抵抗値を変
えても同様に行なうことができる。
電源VRの電圧を調整して行うことができる。電圧を上げ
れば動作点が上がり、電圧を下げれば動作点が低下す
る。この動作点は可変電源VRを調整する代りに抵抗R4を
可変抵抗としてもよいし、又、抵抗R1やR2の抵抗値を変
えても同様に行なうことができる。
次にMR素子２や導体４の関係および製造方法について
説明する。第３図は平面図、第４図は第３図のIV−IV断
面図である。これらの図面ではMR素子２の上方に導体４
を重畳している。第４図で絶縁基板１の表面にNiFe等の
薄膜から形成されるMR素子２を蒸着やスパツタあるいは
エツチングによつて形成する。このとき端子31および32
をMR素子２と一体にパターン形成してもよいし、端子部
を良導電体（銅，アルミニウム等）の別材料で形成して
もよい。このMR素子２や端子部31,32の上面には、これ
らの部品が露出しないようにSiO2等の絶縁被覆６で被覆
している。更に、この絶縁被覆６上に補償素子である導
体４を接着し、更に絶縁被覆７を施してMR素子２や導体
４部を構成している。
説明する。第３図は平面図、第４図は第３図のIV−IV断
面図である。これらの図面ではMR素子２の上方に導体４
を重畳している。第４図で絶縁基板１の表面にNiFe等の
薄膜から形成されるMR素子２を蒸着やスパツタあるいは
エツチングによつて形成する。このとき端子31および32
をMR素子２と一体にパターン形成してもよいし、端子部
を良導電体（銅，アルミニウム等）の別材料で形成して
もよい。このMR素子２や端子部31,32の上面には、これ
らの部品が露出しないようにSiO2等の絶縁被覆６で被覆
している。更に、この絶縁被覆６上に補償素子である導
体４を接着し、更に絶縁被覆７を施してMR素子２や導体
４部を構成している。
第６図は、導体４に流れる電流がMR素子２にバイアス
磁界として作用する状態を示す。図示のように導体４に
電流Ｉが流れると、これによつてバイアス磁界HbがMR素
子２の感磁方向に発生する。MR素子２はこのバイアス磁
界Hbの範囲内にあるので、導体４に流れる電流の大きさ
により、バイアス磁界の大きさを自由に変えることがで
きる。
磁界として作用する状態を示す。図示のように導体４に
電流Ｉが流れると、これによつてバイアス磁界HbがMR素
子２の感磁方向に発生する。MR素子２はこのバイアス磁
界Hbの範囲内にあるので、導体４に流れる電流の大きさ
により、バイアス磁界の大きさを自由に変えることがで
きる。
第７図は絶縁被覆６上に、これに密着性の良いクロム
（Cr）からなる第１の導体41を配し、更にこの第１の導
体41上に導電性の高いアルミニウム（Al）からなる第２
の導体42を担持した例である。
（Cr）からなる第１の導体41を配し、更にこの第１の導
体41上に導電性の高いアルミニウム（Al）からなる第２
の導体42を担持した例である。
第８図は、絶縁物６を二層にしたもので、一層目の絶
縁物61は酸化シリコン（SiO2）であり、この上に設ける
二層目の絶縁物62は絶縁物61のピンホールをカバーし、
又、平面精度を向上するため、ポリイミド系の絶縁物PI
Q62を設けたものである。一層目の絶縁物61は表面が粗
いが二層目の絶縁物62は表面が滑らかで、又材料同士の
馴じみもよく、剥離等の心配もなく信頼性が高い。
縁物61は酸化シリコン（SiO2）であり、この上に設ける
二層目の絶縁物62は絶縁物61のピンホールをカバーし、
又、平面精度を向上するため、ポリイミド系の絶縁物PI
Q62を設けたものである。一層目の絶縁物61は表面が粗
いが二層目の絶縁物62は表面が滑らかで、又材料同士の
馴じみもよく、剥離等の心配もなく信頼性が高い。
これまで説明した導体４の幅はMR素子２の幅よりも電
流密度を下げるために広くしている。そのため、絶縁被
覆したときMR素子２のエツジ上に第８図（Ａ）のように
僅かではあるが段差が出来る。この段差は導体４との間
に微小な空間を形成し、この空間部Ｓに水分が入込ん
で、電解腐蝕の元となり、剥離の要因にもなつている。
流密度を下げるために広くしている。そのため、絶縁被
覆したときMR素子２のエツジ上に第８図（Ａ）のように
僅かではあるが段差が出来る。この段差は導体４との間
に微小な空間を形成し、この空間部Ｓに水分が入込ん
で、電解腐蝕の元となり、剥離の要因にもなつている。
第９図はこれに対処したもので、導体４の幅ｌをMR素
子２の幅Ｌよりも小さくし、絶縁被覆６に段差があつて
も空間Ｓが生じないように配慮したものである。導体４
の幅を小さくすると電流密度が増し発熱や断線の虞れが
あるので、この図の例ではその分厚さｔを増すように構
成している。
子２の幅Ｌよりも小さくし、絶縁被覆６に段差があつて
も空間Ｓが生じないように配慮したものである。導体４
の幅を小さくすると電流密度が増し発熱や断線の虞れが
あるので、この図の例ではその分厚さｔを増すように構
成している。
第10図は、保護の信頼性を向上するために４つの保護
層を設けたものである。まず基板１にNIFeのMR素子２を
担持させ、これをSiO2からなる第１の保護膜61およびPI
Gからなる第２の保護膜62とによつて被覆する。更に、
この保護膜62の上面に導体４を担持し、その上にSiO2の
保護膜91とPIQの保護膜92を重ねて配置したものであ
る。このようにすると導体４やMR素子２を外部からの衝
撃や化学的腐蝕に対して充分保護することができ、使用
環境が限定されない効果を有する。
層を設けたものである。まず基板１にNIFeのMR素子２を
担持させ、これをSiO2からなる第１の保護膜61およびPI
Gからなる第２の保護膜62とによつて被覆する。更に、
この保護膜62の上面に導体４を担持し、その上にSiO2の
保護膜91とPIQの保護膜92を重ねて配置したものであ
る。このようにすると導体４やMR素子２を外部からの衝
撃や化学的腐蝕に対して充分保護することができ、使用
環境が限定されない効果を有する。
第11図は、導体を２組用い、両者の導体によつてバイ
アス磁界を発生させる例を示している。すなわち、基板
１の表面に第１の導体41を配し、この第１保護膜61を配
し、この上にMR素子２を担持させる。MR素子２は第２の
保護膜62によつて被覆され、この第２の保護膜62の上面
に第２の導体42を担持する。そして第１の導体41と第２
の導体42には相互に逆方向の電流I1,i2を流すと図示矢
印のようなバイアス磁界が発生し、MR素子２に作用す
る。この磁界は１本の導体によつて発生するバイアス磁
界の２倍になり、強い磁界も検出可能になる。尚、弱い
磁界を検出する場合は片方一本の導体によつてのみを使
用し、バイアス磁界を加えるようにしてもよい。両導体
に流す電流の方向を逆にするとそれぞれの導体から発生
する磁界は打消すように作用し、両導体に流れる電流の
大きさが同じであれば理論上磁界がないのと同じにな
る。この原理を利用すれば被検出磁界の性状に応じて種
々組合わせて使用可能になる。
アス磁界を発生させる例を示している。すなわち、基板
１の表面に第１の導体41を配し、この第１保護膜61を配
し、この上にMR素子２を担持させる。MR素子２は第２の
保護膜62によつて被覆され、この第２の保護膜62の上面
に第２の導体42を担持する。そして第１の導体41と第２
の導体42には相互に逆方向の電流I1,i2を流すと図示矢
印のようなバイアス磁界が発生し、MR素子２に作用す
る。この磁界は１本の導体によつて発生するバイアス磁
界の２倍になり、強い磁界も検出可能になる。尚、弱い
磁界を検出する場合は片方一本の導体によつてのみを使
用し、バイアス磁界を加えるようにしてもよい。両導体
に流す電流の方向を逆にするとそれぞれの導体から発生
する磁界は打消すように作用し、両導体に流れる電流の
大きさが同じであれば理論上磁界がないのと同じにな
る。この原理を利用すれば被検出磁界の性状に応じて種
々組合わせて使用可能になる。
第12図は、導体４を基板１の表面に担持し、これを保
護膜６で被覆し、この保護膜６の表面にMR素子２を配し
た例である。この構成ではMR素子２が信号磁界に最も近
い表面に配されることから微弱な磁界の検出に適してい
る。
護膜６で被覆し、この保護膜６の表面にMR素子２を配し
た例である。この構成ではMR素子２が信号磁界に最も近
い表面に配されることから微弱な磁界の検出に適してい
る。
前記第５図は前述の補償回路CCを具備する磁気検出装
置を回転角度や位置あるいは速度を検出する磁気エンコ
ーダに採用した例である。
置を回転角度や位置あるいは速度を検出する磁気エンコ
ーダに採用した例である。
この磁気エンコーダは、実際は第13図に示すようにサ
ーボモータに適用されることが多い。図において、100
はモータ本体、101はモータ本体１の端部に設けられた
支持台で、この支持台101に磁気検出装置が設けられて
いる。103はモータの回転軸で、この先端に多数の磁極
を着磁した磁気記録媒体を具備した非磁性の回転体111
を取付けている。一方、サーボモータは速度を制御する
だけでなく、回転方向も検出し、これに基づいて回転方
向を制御することが望まれる。
ーボモータに適用されることが多い。図において、100
はモータ本体、101はモータ本体１の端部に設けられた
支持台で、この支持台101に磁気検出装置が設けられて
いる。103はモータの回転軸で、この先端に多数の磁極
を着磁した磁気記録媒体を具備した非磁性の回転体111
を取付けている。一方、サーボモータは速度を制御する
だけでなく、回転方向も検出し、これに基づいて回転方
向を制御することが望まれる。
第14図は回転方向の検出をも可能にした本発明の磁気
検出装置の構成、電気的接続図、および信号波形図を示
すものである。第14図（イ）は磁気記録媒体110に着磁
された磁気信号と磁気検出装置との関係を示している。
そしてMR素子２および21は磁極の着磁ピツチ（磁気信号
長）λのλ/4だけ離して配置される。MR素子２の両端に
は端子31,32が設けられている。同じくMR素子2Aの両端
にも同様に端子31A,32Aが設けられている。４は前記と
同様のバイアス磁界をMR素子２に作用させる導体で、こ
の両端に端子51,52が設けられている。１は基板であ
る。第14図（ロ）は前記（イ）の（ロ）−（ロ）断面図
であり、基本的には第５図と同様の構成である。６は保
護膜である。
検出装置の構成、電気的接続図、および信号波形図を示
すものである。第14図（イ）は磁気記録媒体110に着磁
された磁気信号と磁気検出装置との関係を示している。
そしてMR素子２および21は磁極の着磁ピツチ（磁気信号
長）λのλ/4だけ離して配置される。MR素子２の両端に
は端子31,32が設けられている。同じくMR素子2Aの両端
にも同様に端子31A,32Aが設けられている。４は前記と
同様のバイアス磁界をMR素子２に作用させる導体で、こ
の両端に端子51,52が設けられている。１は基板であ
る。第14図（ロ）は前記（イ）の（ロ）−（ロ）断面図
であり、基本的には第５図と同様の構成である。６は保
護膜である。
この磁気検出装置は第14図（ハ），（ニ）のように電
気的に接続され、同（ホ）図に示す信号が得られるもの
である。第14図（ハ），（ニ）は第１図に記載した補償
回路と同じものである。すなわち、第14図（ハ）の端子
31にはMR素子２の端子31が接続され、同じく端子32,51
にはMR素子２の端子32と導体４の端子51が接続され、端
子52には導体４の端子52がそれぞれ接続される。第14図
（ニ）の端子31AにはMR素子2Aの端子31Aが接続され、端
子32A,51AにはMR素子2Aの端子32Aおよび導体4Aの端子51
Aがそれぞれ接続され、端子52には導体4Aの端子52がそ
れぞれ接続される。VAは第14図（ハ）の補償回路の出力
端子を示し、VBは第14図（ニ）の出力端子を示す。そし
て、第１図で説明したように端子VA,VBからは導体４あ
るいは4Aへの補償電流になる信号が出力される。この出
力は第13図（ホ）に示すようにそれぞれ正弦波形にな
り、相互に電気角でλ/4（90度）の位相差をもつてい
る。これは第13図（ロ）でMR素子４と4Aをλ/4離間して
配置していることから容易に理解されるところである。
この位相の進遅を図示しないフリツプ・フロツプ等の回
路で検出することにより、回転体（モータ）の回転方向
を知ることができ、モータを正逆いずれの方向にも回転
させることができる。
気的に接続され、同（ホ）図に示す信号が得られるもの
である。第14図（ハ），（ニ）は第１図に記載した補償
回路と同じものである。すなわち、第14図（ハ）の端子
31にはMR素子２の端子31が接続され、同じく端子32,51
にはMR素子２の端子32と導体４の端子51が接続され、端
子52には導体４の端子52がそれぞれ接続される。第14図
（ニ）の端子31AにはMR素子2Aの端子31Aが接続され、端
子32A,51AにはMR素子2Aの端子32Aおよび導体4Aの端子51
Aがそれぞれ接続され、端子52には導体4Aの端子52がそ
れぞれ接続される。VAは第14図（ハ）の補償回路の出力
端子を示し、VBは第14図（ニ）の出力端子を示す。そし
て、第１図で説明したように端子VA,VBからは導体４あ
るいは4Aへの補償電流になる信号が出力される。この出
力は第13図（ホ）に示すようにそれぞれ正弦波形にな
り、相互に電気角でλ/4（90度）の位相差をもつてい
る。これは第13図（ロ）でMR素子４と4Aをλ/4離間して
配置していることから容易に理解されるところである。
この位相の進遅を図示しないフリツプ・フロツプ等の回
路で検出することにより、回転体（モータ）の回転方向
を知ることができ、モータを正逆いずれの方向にも回転
させることができる。
第15図に実用化した磁気検出装置の平面図を示す。図
面において、T1〜T5は外部リード線との接続端子を示
し、一方向に集中配置している。２は第13図（イ）と同
じMR素子で31,32はその端子、４は導体で51,52はその端
子である。2AはMR素子で31A,32Aはその端子、4Aは導体
で51A,52Aはその端子を示す。第13図（イ）と一部相違
するのはMR素子2Aと導体4Aにおける端子の取出し方向で
ある。更に、L1は端子31と接続端子T1とを接続するリー
ド、L2は端子52と接続端子T2と、L3は端子51,51A,32,32
Aと接続端子T3と、L4は端子52Aと接続端子T4と、および
L5は端子31Aと接続端子T5とそれぞれ接続するリードで
ある。これらのリードL1〜L5および接続端子T1〜T5はそ
れぞれMR素子あるいは導体と同一材料でもよい。ただ
し、MR素子２あるいは2Aと同一の磁気材料で成形するも
の、例えばL1,L5あるいはL3について信号磁界に感応し
ないように充分幅広にする。具体的には感磁部であるMR
素子の数十倍あるいはそれ以上にする。最小でも磁気記
録ピツチλ以上とし、磁気による抵抗変化を起さないよ
うにする必要がある。これは、MR素子以外のリード部や
端子部が信号磁界や他の外乱的磁気に感応すると、信号
磁界を正確に検出できなくなることに対処したものであ
る。
面において、T1〜T5は外部リード線との接続端子を示
し、一方向に集中配置している。２は第13図（イ）と同
じMR素子で31,32はその端子、４は導体で51,52はその端
子である。2AはMR素子で31A,32Aはその端子、4Aは導体
で51A,52Aはその端子を示す。第13図（イ）と一部相違
するのはMR素子2Aと導体4Aにおける端子の取出し方向で
ある。更に、L1は端子31と接続端子T1とを接続するリー
ド、L2は端子52と接続端子T2と、L3は端子51,51A,32,32
Aと接続端子T3と、L4は端子52Aと接続端子T4と、および
L5は端子31Aと接続端子T5とそれぞれ接続するリードで
ある。これらのリードL1〜L5および接続端子T1〜T5はそ
れぞれMR素子あるいは導体と同一材料でもよい。ただ
し、MR素子２あるいは2Aと同一の磁気材料で成形するも
の、例えばL1,L5あるいはL3について信号磁界に感応し
ないように充分幅広にする。具体的には感磁部であるMR
素子の数十倍あるいはそれ以上にする。最小でも磁気記
録ピツチλ以上とし、磁気による抵抗変化を起さないよ
うにする必要がある。これは、MR素子以外のリード部や
端子部が信号磁界や他の外乱的磁気に感応すると、信号
磁界を正確に検出できなくなることに対処したものであ
る。
また第15図に示した磁気検出装置では接続端子T1〜T5
を片側に集中配置してあるので外部との、例えばモータ
の制御回路との接続が非常に容易になり、接続作業性が
向上する。又、接続電線の引回しがなくなり、ノイズを
拾う機会が減少し、誤動作しない効果がある。
を片側に集中配置してあるので外部との、例えばモータ
の制御回路との接続が非常に容易になり、接続作業性が
向上する。又、接続電線の引回しがなくなり、ノイズを
拾う機会が減少し、誤動作しない効果がある。
第16図は第14図（イ）〜（ホ）に示した磁気検出装置
をトルク検出装置に応用した例を示す。図において、20
1はトーシヨンバーで所定距離Ｌ隔てた位置に外周に磁
気信号を記録した回転体202,203を具備している。それ
ぞれの回転体202および203の外周には近接して前記磁気
検出装置204,205が配置されている。磁気検出装置204に
はλ/4だけ離してMR素子211と212が配され、これらのMR
素子に近接してバイアス磁界をかける導体221,222が配
されている。磁気検出装置205にもこれと同一の配置関
係とされたMR素子213,214、および導体223,224とを具備
している。又、回転体202と203、あるいはMR素子211と2
23およびMR素子212と214はそれぞれ同一の角度位置に配
置している。
をトルク検出装置に応用した例を示す。図において、20
1はトーシヨンバーで所定距離Ｌ隔てた位置に外周に磁
気信号を記録した回転体202,203を具備している。それ
ぞれの回転体202および203の外周には近接して前記磁気
検出装置204,205が配置されている。磁気検出装置204に
はλ/4だけ離してMR素子211と212が配され、これらのMR
素子に近接してバイアス磁界をかける導体221,222が配
されている。磁気検出装置205にもこれと同一の配置関
係とされたMR素子213,214、および導体223,224とを具備
している。又、回転体202と203、あるいはMR素子211と2
23およびMR素子212と214はそれぞれ同一の角度位置に配
置している。
トーシヨンバー201が回転すると回転体202,203も回転
する。回転体202,203が回転するとこれに対応して磁気
検出装置204,205には位相が90度（λ/4）異なつた正弦
波出力信号Vs1とVc1あるいはVs2とVc2が得られる。Vs1
とVc1およびVs2とVc2の信号波形は第14図（ホ）に示す
ものである。Vs1,Vs2をsin波とするとVc1,Vc2はcos波で
あり、いずれも正弦波状波形である。トーシヨンバー20
1にトルクが加わつていない場合はVs1とVs2、Vc1とVc2
は全く同相であり、位相差はない。一方、トーシヨンバ
ー201にトルクが加わり、トーシヨンバー201に捩れが生
ずるとVs1とVs2あるいはVc1とVc2に位相差が生じる。こ
の位相差を検出することから捩れ角度を求めることがで
きる。捩れ角度がトルクに比例することは広く知られて
いるところであるが、この捩れ角すなわち位相差からト
ーシヨンバーに作用するトルクを検出することができ
る。前記Vs1とVs2,Vc1とVc2の位相差は、いずれも同じ
であるからどちらを用いてもよい。
する。回転体202,203が回転するとこれに対応して磁気
検出装置204,205には位相が90度（λ/4）異なつた正弦
波出力信号Vs1とVc1あるいはVs2とVc2が得られる。Vs1
とVc1およびVs2とVc2の信号波形は第14図（ホ）に示す
ものである。Vs1,Vs2をsin波とするとVc1,Vc2はcos波で
あり、いずれも正弦波状波形である。トーシヨンバー20
1にトルクが加わつていない場合はVs1とVs2、Vc1とVc2
は全く同相であり、位相差はない。一方、トーシヨンバ
ー201にトルクが加わり、トーシヨンバー201に捩れが生
ずるとVs1とVs2あるいはVc1とVc2に位相差が生じる。こ
の位相差を検出することから捩れ角度を求めることがで
きる。捩れ角度がトルクに比例することは広く知られて
いるところであるが、この捩れ角すなわち位相差からト
ーシヨンバーに作用するトルクを検出することができ
る。前記Vs1とVs2,Vc1とVc2の位相差は、いずれも同じ
であるからどちらを用いてもよい。
MR素子は回転体が停止中でも磁界を検出し続けること
から、トーシヨンバーの回転が停止していてもトルクを
検出し続けることができる。又、回転体とMR素子は非接
触であり、摩耗がなく、長年月に亘つて所期の性能を維
持できる。
から、トーシヨンバーの回転が停止していてもトルクを
検出し続けることができる。又、回転体とMR素子は非接
触であり、摩耗がなく、長年月に亘つて所期の性能を維
持できる。
このトルク検出装置の特徴は正弦波の位相差からトル
クを検出することにあり、特に１サイクル内の角度から
トルクをアナログ的に検出できることにある。この正弦
波を波形整形し、パルス化するものにあつては、そのパ
ルス内の角度すなわち磁気信号の１ピツチ内の捩れ角度
を理論上検出できない。この点本発明の手法によれば、
正確な正弦波信号が得られるので、いくら微細な角度す
なわちトルクを正確に検出することが可能になる。実験
によれば１サイクルを1/128,1/256まで分解し検出する
ことが可能であつた。
クを検出することにあり、特に１サイクル内の角度から
トルクをアナログ的に検出できることにある。この正弦
波を波形整形し、パルス化するものにあつては、そのパ
ルス内の角度すなわち磁気信号の１ピツチ内の捩れ角度
を理論上検出できない。この点本発明の手法によれば、
正確な正弦波信号が得られるので、いくら微細な角度す
なわちトルクを正確に検出することが可能になる。実験
によれば１サイクルを1/128,1/256まで分解し検出する
ことが可能であつた。
第17図はこのトルクセンサを自動車のパワーステアリ
ング装置に適用した例を示す、図においてはSWはステア
リングホイール（ハンドル）、SHはステアリングシヤフ
トでこの途上に前記第15図のトルクセンサTSと減速ギヤ
Ｇを設けている。AMはアシストモータ、LPはラツクとピ
ニオン、TWはホイル、ECは電子制御器である。
ング装置に適用した例を示す、図においてはSWはステア
リングホイール（ハンドル）、SHはステアリングシヤフ
トでこの途上に前記第15図のトルクセンサTSと減速ギヤ
Ｇを設けている。AMはアシストモータ、LPはラツクとピ
ニオン、TWはホイル、ECは電子制御器である。
今ステアリングホイールSWを回転すると前記のトルク
センサTSのトーシヨンバーが捩れる。この捩れ角度をト
ルクセンサTSで検出し、この角度に応じたアシスト力を
電子制御回路ECは計算し、アシスト力をシヤフトSHに付
与する。実際はトーシヨンバーの捩れ角度を一定に保つ
ようなアシスト力をモータAMに発生させるよう電子制御
回路を働らかすものである。
センサTSのトーシヨンバーが捩れる。この捩れ角度をト
ルクセンサTSで検出し、この角度に応じたアシスト力を
電子制御回路ECは計算し、アシスト力をシヤフトSHに付
与する。実際はトーシヨンバーの捩れ角度を一定に保つ
ようなアシスト力をモータAMに発生させるよう電子制御
回路を働らかすものである。
このパワーステアリング装置は振動や水分、あるいは
熱的条件の悪い自動車に搭載されるが、本発明のトルク
検出装置は非接触であり、又停止時でもトルクを忠実に
検出し続けるため、信頼性が高く、安全である。したが
つて、本発明は自動車用として好適なものである。
熱的条件の悪い自動車に搭載されるが、本発明のトルク
検出装置は非接触であり、又停止時でもトルクを忠実に
検出し続けるため、信頼性が高く、安全である。したが
つて、本発明は自動車用として好適なものである。
第18図は感磁素子としてインジウムアンチモン（InS
b）を用いた場合のバイアス磁界を付与する例である。
図において、絶縁基板１上にインジウムアンチモンから
なる感磁素子302を配し、その横に導体303を並設したも
のである。導体303に電流ｉを流すとバイアス磁界Hbが
発生し、感磁素子302に作用する。インジウムアンチモ
ンは感磁素子303に対し、上下方向の磁界に感応するの
で、バイアス磁界として作用する。６は絶縁物である。
b）を用いた場合のバイアス磁界を付与する例である。
図において、絶縁基板１上にインジウムアンチモンから
なる感磁素子302を配し、その横に導体303を並設したも
のである。導体303に電流ｉを流すとバイアス磁界Hbが
発生し、感磁素子302に作用する。インジウムアンチモ
ンは感磁素子303に対し、上下方向の磁界に感応するの
で、バイアス磁界として作用する。６は絶縁物である。
第19図は２つの感磁素子302,302Aに１つの導体303Aに
よつてバイアス磁界をかける例である。感磁素子302と3
02Aは導体303Aの両側に配され、導体303Aに電流ｉを流
れると磁界Hbが発生し、これが感磁素子302,302Aに同時
に作用する。
よつてバイアス磁界をかける例である。感磁素子302と3
02Aは導体303Aの両側に配され、導体303Aに電流ｉを流
れると磁界Hbが発生し、これが感磁素子302,302Aに同時
に作用する。
第20図は１つの導体で２つの感磁素子にバイアス磁界
を付与する他の例を示す。図において310が導体で上下
にMR素子311,312を配置する。
を付与する他の例を示す。図において310が導体で上下
にMR素子311,312を配置する。
この図面において１は基板、６はそれぞれ保護膜であ
る。
る。
前記第19図，第20図の例では複数の感磁素子に１つの
導体でバイアス磁界を付与できることから部品点数の削
減に効果的であるが、信号磁界にそれぞれの感磁素子が
同一に感応し得ない問題点もあり、今後の問題である。
導体でバイアス磁界を付与できることから部品点数の削
減に効果的であるが、信号磁界にそれぞれの感磁素子が
同一に感応し得ない問題点もあり、今後の問題である。
前記一実施例は物理量として磁気量を測定するもので
あるが、これを温度を測定するものにも同様に適用され
る。
あるが、これを温度を測定するものにも同様に適用され
る。
この場合は、第１図や第14図等に示すMR素子を温度に
適応して抵抗値が変化するサーミスタとして、バイアス
磁界をかける導体をバイアス温度をかける補償サーミス
タとし、この補償サーミスタに流す電流によつて雰囲気
の温度を検出することができる。感応サーミスタもヒス
テリシスをもつので、このサーミスタの抵抗値を一定に
保つように補償温度をかけ、これを検出するようにすれ
ばヒステリシスが生じないので正確な温度を検出するこ
とができる。
適応して抵抗値が変化するサーミスタとして、バイアス
磁界をかける導体をバイアス温度をかける補償サーミス
タとし、この補償サーミスタに流す電流によつて雰囲気
の温度を検出することができる。感応サーミスタもヒス
テリシスをもつので、このサーミスタの抵抗値を一定に
保つように補償温度をかけ、これを検出するようにすれ
ばヒステリシスが生じないので正確な温度を検出するこ
とができる。
又、物理量としては光，温度，圧力等があるが感応素
子と、これに作用させる補償素子を設け、この感応素子
の抵抗を一定にするように補償素子に流す電流値を検出
することにより、同様にして種々の物理量を検出するこ
とが可能である。
子と、これに作用させる補償素子を設け、この感応素子
の抵抗を一定にするように補償素子に流す電流値を検出
することにより、同様にして種々の物理量を検出するこ
とが可能である。
以上述べたように、本発明は感応素子の抵抗を直接検
出するのではなく、この抵抗値を一定に維持させる補償
素子に流す電流あるいは電圧を検出することにより物理
量を検出するように構成したので、物理量の検出値にヒ
ステリシスが全くなく、正確な物理量の検出が可能にな
る。
出するのではなく、この抵抗値を一定に維持させる補償
素子に流す電流あるいは電圧を検出することにより物理
量を検出するように構成したので、物理量の検出値にヒ
ステリシスが全くなく、正確な物理量の検出が可能にな
る。
しかも検出信号波形にバツクハウゼンノイズが生じな
いので、信号波形をそのままアナログ値として使用する
場合、高精度，高分解能の位置検出や角度検出のために
用いることができる。
いので、信号波形をそのままアナログ値として使用する
場合、高精度，高分解能の位置検出や角度検出のために
用いることができる。
正確なアナログ値を生成できることから本発明はトル
クセンサとして好適である。
クセンサとして好適である。
更に、非接触にてトルクを検出することができること
から、振動や環境性の悪い状態下でも信頼性を損なわ
ず、この特質を生かして車のパワーステアリング装置に
好適である、という効果を有する。
から、振動や環境性の悪い状態下でも信頼性を損なわ
ず、この特質を生かして車のパワーステアリング装置に
好適である、という効果を有する。
第１図は本発明の一実施例を示す原理説明図、第２図は
検出信号波形図、第３図は磁気検出装置の平面図、第４
図はそのIV−IV断面図、第５図は磁気エンコーダの斜視
図、第６図はバイアス磁界の発生図、第７図，第８図，
第８図（Ａ），第９図，第10図，第11図，第12図は感応
素子と補償素子の関係を示す図、第13図は本発明をサー
ボモータに適用した場合の斜視図、第14図（イ），
（ロ），（ハ），（ニ），（ホ）は正逆方向をも検出で
きる二相の信号を検出する磁気検出装置の概念図、補償
回路図、および波形図、第15図は実際の磁気検出装置の
センサ部の平面図、第16図はトルクセンサの概念図、第
17図はパワーステアリング装置の概念図、第18図および
第19図は感応素子としてインジウムアンチモンを使用し
た場合の感応素子と補償素子の関係を示す図、第20図は
同じく他の配置を示す図、第21図は従来の信号波形図を
示すものである。 １……基体、２……感応素子、４……補償素子、OP……
アンプ、R1〜R4……固定抵抗、VR……可変電源、６……
保護膜、10……磁気記録媒体、11……回転体、100……
サーボモータ、L1〜L5……リード、T1〜T5……接続端
子、201……トーシヨンバー、SW……ステアリングホイ
ール、SH……ステアリングシヤフト、EC……電子制御
器、TS……トルクセンサ、AM……アシストモータ。
検出信号波形図、第３図は磁気検出装置の平面図、第４
図はそのIV−IV断面図、第５図は磁気エンコーダの斜視
図、第６図はバイアス磁界の発生図、第７図，第８図，
第８図（Ａ），第９図，第10図，第11図，第12図は感応
素子と補償素子の関係を示す図、第13図は本発明をサー
ボモータに適用した場合の斜視図、第14図（イ），
（ロ），（ハ），（ニ），（ホ）は正逆方向をも検出で
きる二相の信号を検出する磁気検出装置の概念図、補償
回路図、および波形図、第15図は実際の磁気検出装置の
センサ部の平面図、第16図はトルクセンサの概念図、第
17図はパワーステアリング装置の概念図、第18図および
第19図は感応素子としてインジウムアンチモンを使用し
た場合の感応素子と補償素子の関係を示す図、第20図は
同じく他の配置を示す図、第21図は従来の信号波形図を
示すものである。 １……基体、２……感応素子、４……補償素子、OP……
アンプ、R1〜R4……固定抵抗、VR……可変電源、６……
保護膜、10……磁気記録媒体、11……回転体、100……
サーボモータ、L1〜L5……リード、T1〜T5……接続端
子、201……トーシヨンバー、SW……ステアリングホイ
ール、SH……ステアリングシヤフト、EC……電子制御
器、TS……トルクセンサ、AM……アシストモータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｒ 33/09 Ｈ０１Ｌ 43/08 Ｈ０１Ｌ 43/08 Ｇ０１Ｒ 33/06 Ｒ (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B62D 5/00 - 5/30 G01L 3/10 H01L 43/08 G01R 33/06
Claims (12)
- 【請求項１】磁気や温度等の環境物理量をこれら物理量
の変化に応じて内部の電気物理量が変化する感応素子を
利用して検出するものにおいて、 前記感応素子に作用する環境物理量が変化した場合、こ
の変化分に相当する物理量をこの感応素子に作用させる
補償素子を具備し、この補償素子に前記変化分に相当す
る物理量を発生させるために供給される電気量を検出
し、この電気量から前記環境物理量を検出する物理量検
出方法。 - 【請求項２】請求項１において、感応素子と補償素子を
並設したものである物理量検出方法。 - 【請求項３】請求項１において、感応素子と補償素子は
上下の位置関係にある物理量検出方法。 - 【請求項４】磁気や温度等の環境物理量をこれら物理量
の変化に応じて内部の電気物理量が変化する感応素子を
利用して検出するものにおいて、 環境物理量の有無あるいは変化にかかわらず前記感応素
子を一定の電気抵抗に維持させるように作用させる補償
要素を設け、この補償要素の電気量を検出する回路を有
する物理量検出装置。 - 【請求項５】磁気量の変化に応じて内部の電気物理量が
変化する感応素子を利用して検出するものであつて、 前記感応素子に作用する磁気量が変化した場合、この変
化分に相当する磁気量をこの感応素子に作用させる補償
要素を具備し、この補償要素に前記変化分に相当する補
償量を発生させるために供給される電気量を検出し、こ
の電気量から前記磁気量を検出する装置を具備するサー
ボモータ。 - 【請求項６】請求項１において、 感応素子は磁気抵抗効果素子であるサーボモータ。
- 【請求項７】磁気量の変化に応じて内部の電気物理量が
変化する感応素子を利用して検出するものであり、 前記感応素子に作用する磁気量が変化した場合、この変
化分に相当する磁気量をこの感応素子に作用させる補償
要素を具備し、この補償要素に前記変化分に相当する磁
気量を発生させるために供給される電気量を検出し、こ
の電気量から前記磁気量を検出する手段を具備させたサ
ーボモータを設け、このサーボモータのトルクをステア
リングシヤフトに付与するように構成したことを特徴と
するパワーステアリング装置。 - 【請求項８】請求項７において、 感応素子は磁気抵抗効果素子であるパワーステアリング
装置。 - 【請求項９】磁界の強さによつて内部抵抗が変化する磁
電変換素子によつて磁界の強さを検出するものにおい
て、 磁電変換素子にバイアス磁界を付与する手段を設け、こ
の手段は被検出磁界の変化を打消すように前記バイアス
磁界を可変にする補償回路を含み、更に、この回路に供
給する電気信号によつて磁界の強さを検出する磁気検出
装置。 - 【請求項１０】トーシヨンバーの両端に磁気記録した回
転体を一対設け、これらの回転体に対向して感応素子お
よび補償要素をそれぞれ有する磁気検出装置を具備し、
補償要素からの正弦波信号をアナログ的に検出する要素
を含み、両回転体に対向する磁気センサから得られた前
記アナログ信号の位相差からトルクを検出するトルク検
出装置。 - 【請求項１１】請求項10において、 感応素子は磁気抵抗効果素子であるトルク検出装置。
- 【請求項１２】請求項11において、 磁気抵抗効果素子は非接触状態で前記回転体に対向配置
したものであるトルク検出装置。
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|---|---|---|---|
| JP50890A JP2796391B2 (ja) | 1990-01-08 | 1990-01-08 | 物理量検出方法および物理量検出装置あるいはこれらの方法あるいは装置を利用したサーボモータおよびこのサーボモータを使用したパワーステアリング装置 |
| US07/637,776 US5218279A (en) | 1990-01-08 | 1991-01-07 | Method and apparatus for detection of physical quantities, servomotor system utilizing the method and apparatus and power steering apparatus using the servomotor system |
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|---|---|---|---|
| JP50890A JP2796391B2 (ja) | 1990-01-08 | 1990-01-08 | 物理量検出方法および物理量検出装置あるいはこれらの方法あるいは装置を利用したサーボモータおよびこのサーボモータを使用したパワーステアリング装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH03204374A JPH03204374A (ja) | 1991-09-05 |
| JP2796391B2 true JP2796391B2 (ja) | 1998-09-10 |
Family
ID=11475714
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| JP50890A Expired - Fee Related JP2796391B2 (ja) | 1990-01-08 | 1990-01-08 | 物理量検出方法および物理量検出装置あるいはこれらの方法あるいは装置を利用したサーボモータおよびこのサーボモータを使用したパワーステアリング装置 |
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| US5455530A (en) * | 1994-03-09 | 1995-10-03 | Cray Computer Corporation | Duty cycle control circuit and associated method |
| EP1031844A3 (fr) * | 1999-02-25 | 2009-03-11 | Liaisons Electroniques-Mecaniques Lem S.A. | Procédé de fabrication d'un capteur de courant électrique |
| US6140782A (en) * | 1999-04-06 | 2000-10-31 | Silicon Touch Technology Inc. | Brushless DC fan driver with overshoot voltage prevention and enhanced operational efficiency |
| WO2001020290A1 (en) * | 1999-09-16 | 2001-03-22 | Delphi Technologies, Inc. | Symmetry compensation for encoder pulse width variation |
| US6530269B1 (en) | 1999-09-16 | 2003-03-11 | Delphi Technologies, Inc. | Enhanced motor velocity measurement using a blend of fixed period and fixed distance techniques |
| EP1219005A4 (en) | 1999-09-16 | 2012-01-25 | Gm Global Tech Operations Inc | TACHOMETER AND METHOD FOR MEASURING MOTOR SPEED |
| JP2001174289A (ja) * | 1999-12-17 | 2001-06-29 | Alps Electric Co Ltd | 回転角検出装置 |
| WO2003012455A1 (en) | 2001-07-27 | 2003-02-13 | Delphi Technologies, Inc. | Tachometer apparatus and method for motor velocity measurement |
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| US11567108B2 (en) | 2021-03-31 | 2023-01-31 | Allegro Microsystems, Llc | Multi-gain channels for multi-range sensor |
| US11994541B2 (en) | 2022-04-15 | 2024-05-28 | Allegro Microsystems, Llc | Current sensor assemblies for low currents |
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1990
- 1990-01-08 JP JP50890A patent/JP2796391B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-01-07 US US07/637,776 patent/US5218279A/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|
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