JPH081387B2 - 磁気センサ - Google Patents
磁気センサInfo
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- JPH081387B2 JPH081387B2 JP60290114A JP29011485A JPH081387B2 JP H081387 B2 JPH081387 B2 JP H081387B2 JP 60290114 A JP60290114 A JP 60290114A JP 29011485 A JP29011485 A JP 29011485A JP H081387 B2 JPH081387 B2 JP H081387B2
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 26
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- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
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Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は自動車のエンジン等の回転体に連結した磁
性体を検出する磁気センサに関する。
性体を検出する磁気センサに関する。
従来の技術 従来のこの種磁気センサは、例えば特願昭57−180561
号に示されているように、第６図のような構造になって
いた。
号に示されているように、第６図のような構造になって
いた。
すなわち、磁気センサは基板２上に強磁性薄膜抵抗素
子１（以下MR素子と称す）を形成し、基板２にバイアス
磁石３を接着して構成され、この磁気センサは近接した
凹凸のある磁性材４が移動することによりそのMR素子１
がＸ方向の磁界を検知し、その結果抵抗値が変化して位
置情報を得る。第６図（ａ）ではMR素子１に加えられる
磁界はHB1のように垂直となるためMR素子１のＸ方向の
磁界を検知できず抵抗値は変化しないが、磁性材４が移
動して第６図（ｂ）の位置となったとき、磁界はHB2の
ように曲げられることにより、Ｘ方向の磁界を検知し、
MR素子１に水平方向の磁界成分ができてMR素子１は抵抗
値変化する構造となっていた。
子１（以下MR素子と称す）を形成し、基板２にバイアス
磁石３を接着して構成され、この磁気センサは近接した
凹凸のある磁性材４が移動することによりそのMR素子１
がＸ方向の磁界を検知し、その結果抵抗値が変化して位
置情報を得る。第６図（ａ）ではMR素子１に加えられる
磁界はHB1のように垂直となるためMR素子１のＸ方向の
磁界を検知できず抵抗値は変化しないが、磁性材４が移
動して第６図（ｂ）の位置となったとき、磁界はHB2の
ように曲げられることにより、Ｘ方向の磁界を検知し、
MR素子１に水平方向の磁界成分ができてMR素子１は抵抗
値変化する構造となっていた。
発明が解決しようとする問題点 しかしこのような構造であると、磁性材４とMR素子１
との距離が近接している場合はよく磁界が曲げられて高
い出力が得られるが、第７図に示すようにギャップが2m
m以上になると極端に出力が低下する。第７図ではMR素
子１に電圧5Vを印加し、磁性材４の凸部としてφ６×６
の鉄材を円板上に垂直に立てたものを回転し、MR素子１
の出力を測定した結果を示す。
との距離が近接している場合はよく磁界が曲げられて高
い出力が得られるが、第７図に示すようにギャップが2m
m以上になると極端に出力が低下する。第７図ではMR素
子１に電圧5Vを印加し、磁性材４の凸部としてφ６×６
の鉄材を円板上に垂直に立てたものを回転し、MR素子１
の出力を測定した結果を示す。
また、MR素子１は電流と磁界とのなす角度により出力
電圧は第８図のようになり、MR素子１の磁石３に対する
電流とのなす角度で出力が変化する欠点があった。
電圧は第８図のようになり、MR素子１の磁石３に対する
電流とのなす角度で出力が変化する欠点があった。
また、一般に、MR素子に働く磁界と抵抗値の関係は第
９図に示すようになっている。すなわち、第９図（ｂ）
（ｃ）のような膜面の抵抗値は、磁界が膜面に対して垂
直なＺ方向に印加されるときは、第９図（ａ）のように
磁界の大きさに対して抵抗値の変化はないため磁気セン
サとして使用できない。しかし磁界が膜面に平行でかつ
電流と直角なＸ方向では、抵抗値は大きく変化し、Ni−
Feで約３％の抵抗値変化を示すためこの抵抗値を用いて
磁気センサとする。また、磁界が膜面に平行でかつ電流
と平行なＹ方向では、Ｘ方向のときの1/10以下のわずか
な抵抗値変化となるため、磁気センサとして使用は適さ
ない。
９図に示すようになっている。すなわち、第９図（ｂ）
（ｃ）のような膜面の抵抗値は、磁界が膜面に対して垂
直なＺ方向に印加されるときは、第９図（ａ）のように
磁界の大きさに対して抵抗値の変化はないため磁気セン
サとして使用できない。しかし磁界が膜面に平行でかつ
電流と直角なＸ方向では、抵抗値は大きく変化し、Ni−
Feで約３％の抵抗値変化を示すためこの抵抗値を用いて
磁気センサとする。また、磁界が膜面に平行でかつ電流
と平行なＹ方向では、Ｘ方向のときの1/10以下のわずか
な抵抗値変化となるため、磁気センサとして使用は適さ
ない。
本発明は上記原理をふまえ取付角度による出力電圧変
動がなく、MR素子と磁性材とのギャップが広くても高精
度に検出できる磁気センサを提供するものである。
動がなく、MR素子と磁性材とのギャップが広くても高精
度に検出できる磁気センサを提供するものである。
問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するために、膜面上に感磁
部が配置されて、磁石により検出磁性体の方向にバイア
スされる強磁性薄膜抵抗素子を用い、その抵抗値の変化
により前記検出磁性体を検出する磁気センサであって、
強磁性薄膜抵抗素子をその膜面上の感磁部が検出磁性体
の移動軌跡とバイアス磁石を含む平面内でかつ前記強磁
性薄膜抵抗素子の主電流方向が検出バイアス磁石の磁界
に対して略直角で平面内となるように配置した構成にし
たものである。
部が配置されて、磁石により検出磁性体の方向にバイア
スされる強磁性薄膜抵抗素子を用い、その抵抗値の変化
により前記検出磁性体を検出する磁気センサであって、
強磁性薄膜抵抗素子をその膜面上の感磁部が検出磁性体
の移動軌跡とバイアス磁石を含む平面内でかつ前記強磁
性薄膜抵抗素子の主電流方向が検出バイアス磁石の磁界
に対して略直角で平面内となるように配置した構成にし
たものである。
作用 この構成により、検出磁性体の移動に対してMR素子の
膜面上の感磁部に平行方向に常に磁界が加えられ、取付
角度により出力電圧が変らないようになり、MR素子とバ
イアス磁石の距離を大きくとることにより磁性体凹凸の
有無による磁界変動率を大きくして大きい出力が得られ
るとともにバイアス磁界をＸ方向の抵抗値変化の第９図
の中点付近（HB付近）のリニア領域に設定することによ
りギャップ変動による磁界変化の影響が減少する。
膜面上の感磁部に平行方向に常に磁界が加えられ、取付
角度により出力電圧が変らないようになり、MR素子とバ
イアス磁石の距離を大きくとることにより磁性体凹凸の
有無による磁界変動率を大きくして大きい出力が得られ
るとともにバイアス磁界をＸ方向の抵抗値変化の第９図
の中点付近（HB付近）のリニア領域に設定することによ
りギャップ変動による磁界変化の影響が減少する。
実施例 以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて説明す
る。第１図は本発明の一実施例である磁気センサの概略
構成図を示し、６は導磁性材よりなる検出磁性体、７は
膜面上に感磁部９が蛇行して配置されたMR素子、８はMR
素子７をバイアスするためのバイアス磁石であり、この
バイアス磁石８とMR素子７とで磁気センサが構成されて
おり、この磁気センサのＸ方向はバイアス磁石８の磁界
HSと同方向に、Ｙ方向は検出磁性体６の移動軌跡と同方
向に、Ｚ方向はMR素子７の膜面に設けた感磁部９の垂直
面側に設けている。
る。第１図は本発明の一実施例である磁気センサの概略
構成図を示し、６は導磁性材よりなる検出磁性体、７は
膜面上に感磁部９が蛇行して配置されたMR素子、８はMR
素子７をバイアスするためのバイアス磁石であり、この
バイアス磁石８とMR素子７とで磁気センサが構成されて
おり、この磁気センサのＸ方向はバイアス磁石８の磁界
HSと同方向に、Ｙ方向は検出磁性体６の移動軌跡と同方
向に、Ｚ方向はMR素子７の膜面に設けた感磁部９の垂直
面側に設けている。
MR素子７は、その膜面が検出磁性体６の移動軌跡とバ
イアス磁石８を含む平面内で、かつMR素子７の感磁部９
の長手方向である主電流方向がバイアス磁石８の磁界HS
に対して直角となるよう配置され、Ｘ方向の磁界変化を
抵抗値の変化として出力する。
イアス磁石８を含む平面内で、かつMR素子７の感磁部９
の長手方向である主電流方向がバイアス磁石８の磁界HS
に対して直角となるよう配置され、Ｘ方向の磁界変化を
抵抗値の変化として出力する。
第２図は磁気センサとこれによる検出手段とを示す構
成図である。第２図において、回転円板５の周部にφ６
×10の鉄円柱からなる検出磁性体６が取付けられ、一
方、磁気センサは取付台10にそのMR素子７とφ10×10の
アルニコからなるバイアス磁石８が固定されて取付けら
れる。MR素子７は抵抗器11と直列に接続され、その両端
に電池12が接続される。MR素子７と抵抗器11の接続点に
はコンデンサ13を介して増幅器14、波形整形器15が接続
され、出力端子16より検出磁性体６の回転情報が得られ
る。MR素子７とバイアス磁石８と検出磁性体６の関係は
前記したように第１図の通りである。すなわち、MR素子
７は膜面が磁界HSと平行となり、MR素子７の感磁部９は
主電流通路が磁界HSと直角となるように配置され、検出
磁性体６の移動に伴い、MR素子７のＸ方向の磁界を検出
し抵抗値の変化として出力する。
成図である。第２図において、回転円板５の周部にφ６
×10の鉄円柱からなる検出磁性体６が取付けられ、一
方、磁気センサは取付台10にそのMR素子７とφ10×10の
アルニコからなるバイアス磁石８が固定されて取付けら
れる。MR素子７は抵抗器11と直列に接続され、その両端
に電池12が接続される。MR素子７と抵抗器11の接続点に
はコンデンサ13を介して増幅器14、波形整形器15が接続
され、出力端子16より検出磁性体６の回転情報が得られ
る。MR素子７とバイアス磁石８と検出磁性体６の関係は
前記したように第１図の通りである。すなわち、MR素子
７は膜面が磁界HSと平行となり、MR素子７の感磁部９は
主電流通路が磁界HSと直角となるように配置され、検出
磁性体６の移動に伴い、MR素子７のＸ方向の磁界を検出
し抵抗値の変化として出力する。
いま、MR素子７と検出磁性体６のギャップをL1（4m
m）とし、MR素子７とバイアス磁石８のギャップをL2と
し、このL2を変えたときのMR素子７の位置で磁束密度を
測定した結果を第３図に示す。第３図の横軸はギャップ
比L2/L1を表わし、縦軸の左目盛は検出磁性体６がある
ときの磁束密度HS1を表わし、縦軸の右目盛は検出磁性
体６があるときの磁束密度HS1とないときの磁束密度HS2
との変化比HS1/HS2を表わす。一方、MR素子７は第９図
に示すように膜材質、膜厚、膜巾で決まる飽和磁界HKが
あるので、出力を大きくとるためには、この変化比が大
きいことが必要である。第３図からわかるように、磁束
密度比HS1/HS2はギャップ比L2/L1が1.5倍以上で大きく
なっているので、本発明ではギャップ比を1.5以上とし
た。
m）とし、MR素子７とバイアス磁石８のギャップをL2と
し、このL2を変えたときのMR素子７の位置で磁束密度を
測定した結果を第３図に示す。第３図の横軸はギャップ
比L2/L1を表わし、縦軸の左目盛は検出磁性体６がある
ときの磁束密度HS1を表わし、縦軸の右目盛は検出磁性
体６があるときの磁束密度HS1とないときの磁束密度HS2
との変化比HS1/HS2を表わす。一方、MR素子７は第９図
に示すように膜材質、膜厚、膜巾で決まる飽和磁界HKが
あるので、出力を大きくとるためには、この変化比が大
きいことが必要である。第３図からわかるように、磁束
密度比HS1/HS2はギャップ比L2/L1が1.5倍以上で大きく
なっているので、本発明ではギャップ比を1.5以上とし
た。
第２図の回転円板５を回転したときの出力波形を第４
図に示す。定速回転の出力時間とt/Tが一定であること
が必要であるのに対して、従来例の磁気センサではL0ギ
ャップ２〜3mm、回転円板５の回転数20rpm〜3000rpmの
範囲内で10％〜100％まで変化し、広いギャップでの使
用には耐えられなかった。これに対し、本発明では第５
図に示すように、L1ギャップを２〜3mm、回転数20rpm〜
3000rpmの範囲で22％〜26％の狭い幅で変化し、出力時
間比t/Tを略一定にすることができた。
図に示す。定速回転の出力時間とt/Tが一定であること
が必要であるのに対して、従来例の磁気センサではL0ギ
ャップ２〜3mm、回転円板５の回転数20rpm〜3000rpmの
範囲内で10％〜100％まで変化し、広いギャップでの使
用には耐えられなかった。これに対し、本発明では第５
図に示すように、L1ギャップを２〜3mm、回転数20rpm〜
3000rpmの範囲で22％〜26％の狭い幅で変化し、出力時
間比t/Tを略一定にすることができた。
また、第１図および第２図からもわかるように、MR素
子をバイアス磁石の軸中心に固定することにより、取付
角度による出力変動が起らないようにでき、高精度の検
出が可能であり、自動車のエンジン等の回転変動、振動
などのある機器にも使用できる。
子をバイアス磁石の軸中心に固定することにより、取付
角度による出力変動が起らないようにでき、高精度の検
出が可能であり、自動車のエンジン等の回転変動、振動
などのある機器にも使用できる。
発明の効果 以上のように本発明によれば、膜面上に感磁部が配置
されて、磁石により検出磁性体の方向にバイアスされる
強磁性薄膜抵抗素子を用い、その抵抗値の変化により前
記検出磁性体を検出する磁気センサであって、強磁性薄
膜抵抗素子をその膜面上の感磁部が検出磁性体の移動軌
跡とバイアス磁石を含む平面内でかつ前記強磁性薄膜抵
抗素子の主電流方向が前記バイアス磁石の磁界に対して
略直角で前記平面内となるように配置したので、検出磁
性体の移動に対してMR素子の膜面上の感磁部の主電流方
向の略直角方向に磁界が加えられるので取付角度により
出力電圧が変わらないため、MR素子とバイアス磁石の距
離を大きくとることにより磁性体の磁界変動率を大きく
して抵抗値の変化を大きくして大きい出力が得られると
ともに、バイアス磁界をＸ方向の抵抗値変化の中点付近
のリニア領域に設定することによりギャップ変動による
磁界変化の影響が減少し、出力電圧の低下を防止できる
とともに、出力時間比を略一定にできる。
されて、磁石により検出磁性体の方向にバイアスされる
強磁性薄膜抵抗素子を用い、その抵抗値の変化により前
記検出磁性体を検出する磁気センサであって、強磁性薄
膜抵抗素子をその膜面上の感磁部が検出磁性体の移動軌
跡とバイアス磁石を含む平面内でかつ前記強磁性薄膜抵
抗素子の主電流方向が前記バイアス磁石の磁界に対して
略直角で前記平面内となるように配置したので、検出磁
性体の移動に対してMR素子の膜面上の感磁部の主電流方
向の略直角方向に磁界が加えられるので取付角度により
出力電圧が変わらないため、MR素子とバイアス磁石の距
離を大きくとることにより磁性体の磁界変動率を大きく
して抵抗値の変化を大きくして大きい出力が得られると
ともに、バイアス磁界をＸ方向の抵抗値変化の中点付近
のリニア領域に設定することによりギャップ変動による
磁界変化の影響が減少し、出力電圧の低下を防止できる
とともに、出力時間比を略一定にできる。
第１図は本発明の一実施例を示す磁気センサの概略構成
図、第２図は本発明による磁気センサと検出磁性体の関
係を示す斜視図および電気回路を示す図、第３図はMR素
子と検出磁性体とバイアス磁石のギャップ比と、検出磁
性体があるときとないときの磁束密度比の関係を示すグ
ラフ、第４図は本発明の磁気センサの出力波形を示す
図、第５図は本発明の磁気センサのギャップ、回転数に
対する時間比の関係を示すグラフ、第６図（ａ）（ｂ）
は従来例の磁気センサの原理を示す断面図、第７図は従
来例のMR素子のギャップと出力電圧の関係を示すグラ
フ、第８図はMR素子の取付角度と出力電圧の関係を示す
グラフ、第９図（ａ）〜（ｃ）はMR素子に働く磁界と抵
抗値の関係を示すグラフと電流に対する配置関係を示す
図である。 ５……回転円板、６……検出磁性体、７……MR素子、８
……磁石、９……感磁部。
図、第２図は本発明による磁気センサと検出磁性体の関
係を示す斜視図および電気回路を示す図、第３図はMR素
子と検出磁性体とバイアス磁石のギャップ比と、検出磁
性体があるときとないときの磁束密度比の関係を示すグ
ラフ、第４図は本発明の磁気センサの出力波形を示す
図、第５図は本発明の磁気センサのギャップ、回転数に
対する時間比の関係を示すグラフ、第６図（ａ）（ｂ）
は従来例の磁気センサの原理を示す断面図、第７図は従
来例のMR素子のギャップと出力電圧の関係を示すグラ
フ、第８図はMR素子の取付角度と出力電圧の関係を示す
グラフ、第９図（ａ）〜（ｃ）はMR素子に働く磁界と抵
抗値の関係を示すグラフと電流に対する配置関係を示す
図である。 ５……回転円板、６……検出磁性体、７……MR素子、８
……磁石、９……感磁部。
Claims (2)
- 【請求項１】膜面上に感磁部が配置されて、磁石により
検出磁性体の方向にバイアスされる強磁性薄膜抵抗素子
を用い、その抵抗値の変化により前記検出磁性体を検出
する磁気センサであって、強磁性薄膜抵抗素子をその膜
面上の感磁部が検出磁性体の移動軌跡とバイアス磁石を
含む平面内でかつ前記強磁性薄膜抵抗素子の主電流方向
が前記バイアス磁石の磁界に対して略直角で前記平面内
となるように配置した磁気センサ。 - 【請求項２】強磁性薄膜抵抗素子とバイアス磁石の距離
が強磁性薄膜抵抗素子と検出磁性体の距離の1.5倍以上
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁
気センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60290114A JPH081387B2 (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | 磁気センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60290114A JPH081387B2 (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | 磁気センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62148813A JPS62148813A (ja) | 1987-07-02 |
| JPH081387B2 true JPH081387B2 (ja) | 1996-01-10 |
Family
ID=17751977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60290114A Expired - Lifetime JPH081387B2 (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | 磁気センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH081387B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2527856B2 (ja) * | 1991-06-18 | 1996-08-28 | 三菱電機株式会社 | 磁気センサ |
| US5637995A (en) * | 1992-12-09 | 1997-06-10 | Nippondenso Co., Ltd. | Magnetic detection device having a magnet including a stepped portion for eliminating turbulence at the MR sensor |
| CN103968860B (zh) * | 2013-02-01 | 2017-07-04 | 江苏多维科技有限公司 | 绝对式磁旋转编码器 |
| JP2016186476A (ja) * | 2015-03-27 | 2016-10-27 | Tdk株式会社 | 磁気センサ及び磁気式エンコーダ |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59166125U (ja) * | 1983-04-21 | 1984-11-07 | ティーディーケイ株式会社 | 磁気センサ |
| JPS601515A (ja) * | 1983-06-20 | 1985-01-07 | Nippon Denso Co Ltd | 磁気検出装置 |
-
1985
- 1985-12-23 JP JP60290114A patent/JPH081387B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62148813A (ja) | 1987-07-02 |
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