JPH02262008A - 磁気感応式回転検知センサー - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は被検体の回転と連動して回転する歯車状磁性体
ロータの回転により、永久磁石に対し所定の距離をおい
て離間配設した一対の磁気抵抗素子に生ずる抵抗値変化
から被検体の回転を検出する磁気感応式回転検知センサ
ーに関する。

［従来の技術］ この種の磁気感応式回転検知センサーとして、特開昭６
２−６６１１６号公報明細書に示される回転センサがあ
る。特開昭６２−６６１１６号公報明細書に示される回
転センサは歯車状の磁性体と、磁気バイアスを与える永
久磁石と、このバイアス永久磁石上に設けられ歯車の回
転方向に対して所定寸法離間させて歯形と対向配設した
２個一対の磁気抵抗素子で構成される検出部を二対備え
たものであり、二対の検出部の歯車のピッチ円での１／
２以上で、歯先円でのピッチの１／２以下の寸法で位置
され、各磁気抵抗素子でフルブリッジを形成させたもの
が示されている。

また、特開昭６３−１７１３１７号公報明細書には回転
位置検出装置が示されている。この回転位置検出装置は
、被検体の回転に応じて回転するように構成した歯車状
の磁性回転体と、２個の磁気抵抗素子および抵抗器によ
りフルブリ・ンジを形成させた構成を有するものである
。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上述した特開昭６２−６６１１６号の回転セ
ンサーは、２対の磁気抵抗素子が４本とも抵抗値が変化
する磁気抵抗素子であると、バイアス永久磁石の磁束密
度分布が均一ではないために、４本の磁気抵抗素子が異
なる磁束密度の変化を受ける。このため、出力電圧波形
が乱れる。

また、特開昭６３−１７３１７号公報明細書に示す回転
検出装置は、二本が磁気抵抗素子、他の二本は抵抗器で
ある。このために、それぞれの磁気抵抗素子および抵抗
器は、それぞれ構成する材質が異なり、また磁気抵抗素
子及び抵抗器の雰囲気温度が同じになるようにお互いを
近い位置に配置できない、このため、温度変化が生じる
と、磁気抵抗素子と抵抗器の抵抗値変化が異なってくる
から、フルブリッジの抵抗バランスが（ずれ、出力電圧
が乱れてくる。また、初期の組付けにおいてフルブリッ
ジの抵抗バランスをとるため、抵抗器の抵抗値を磁気抵
抗値にあわせなければならず、組付は工数が多くなる。

そこで、本発明は磁気抵抗素子を用いた従来の磁気感応
式回転検知センサーの欠点を改善するためになされたも
のであって、磁性体ロータの回転によって生じる磁束密
度変化により変化する四本の磁気抵抗素子の抵抗値が温
度変化に対応し同じ抵抗値変化を示す構成の磁気感応式
回転検知セン・サーを提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 上述の課題を解決するため、本発明の磁気感応式回転検
知センサーの請求項（１）の発明は、被検体の回転と連
動して回転する歯車状磁性体ロータと、この歯車状磁性
体ロータの歯形に対し所定距離隔てて歯形と対向配置し
た永久磁石と、該永久磁石上に前記歯車状磁性体ロータ
の回転方向に対し所定距離離間させて歯形と対抗配設し
た２本−対の磁気抵抗素子からなる二対の検出部を設け
た磁気感応式回転検知センサーにおいて、前記永久磁石
の磁気バイアスは二対の検出部の少なくとも一対の磁気
抵抗素子に加わるように構成にすると共に、検出部の磁
気抵抗素子でフルブリッジを形成させ、歯車状磁性体ロ
ータの回転による磁束密度の垂直成分および並行成分の
変化により前記の検出部の各磁気抵抗素子に生ずる抵抗
値変化による出力電圧を検出して、被検体の回転を検知
することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項（２）の発明は、請求項（１）の
発明の磁気感応式回転検知センサーにおいて永久磁石の
磁気バイアスは二対の検出部の各磁気抵抗素子に加わる
ように構成すると共に、第１の対の磁気抵抗素子は歯車
状磁性体ロータの歯形の肉厚方向に延設し、第２の対の
磁気抵抗素子は第１の対の磁気抵抗素子の延設方向と直
交方向に延設してなることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項（３）の発明は、請求項（１）の
発明の磁気感応式回転検知センサーにおいて、第１の対
の磁気抵抗素子と第２の対の磁気抵抗素子の延設方向を
、共に歯車状磁性体ロータの歯形の肉厚方向と直交する
方向に並行に延設すると共に磁気バイアスを加える永久
磁石の磁界は、第１および第２の対の磁気抵抗素子のい
ずれかの対に加わるように構成したことを特徴とするも
のである。

［作　用］ したがって、請求項（１）の発明においては２本で一対
の磁気抵抗素子を２対、磁気バイアスを与える永久磁石
上に、歯車状磁性ロータの歯形に対し互いに異なる角度
に延設し、かつ２対の磁気抵抗素子でフルブリッジを形
成させる構成であるから、歯車状磁性ロータの回転によ
り各対の磁気抵抗素子に加わる磁束密度の垂直成分およ
び並行成分変化が当該磁気抵抗素子の抵抗値変化を生ぜ
しめ、出力電圧変化として検知するので磁性体ロータの
回転状態、したがって被検体の回転を正確に検知できる
。

また、請求項（２）の発明においては歯車状磁性体ロー
タの歯形と対向して、第１の対の磁気抵抗素子は歯車状
磁性体ロータの歯形に対し所定距離離間させて、回転方
向と並行に延設し、第２の対の磁気抵抗素子は第１の対
の磁気抵抗素子の延設方向と直交する方向に延設し、永
久磁石の磁気バイアスは二対の検出部のすべての各磁気
抵抗素子に加わるように構成しているから、磁性体ロー
タが回転すると回転方向に磁束密度の変化が起きる。こ
の磁束密度の変化は、第１の対の磁気抵抗素子に対して
は小さく、第２の対の磁気抵抗素子に対しては大きい、
したがって、上記磁束密度変化により第１、第２の対の
磁気抵抗素子に生ずる抵抗値変化のため、これらの磁気
抵抗素子で形成されているフルブリッジから、電圧変化
が出力され、磁性体ロータの回転、換言すれば被検体の
回転を電圧変化として検出できる。

さらに、請求項（３）の発明においては、二対の検出部
の磁気抵抗素子は、歯車状磁性体ロータの回転方向に対
し直交する方向に互いに並行に延設しているが、永久磁
石の磁気バイアスはいずれかの対の磁気抵抗素子に加わ
るように構成しているから、磁性体ロータの回転による
磁束密度変化は、第１の対の磁気抵抗素子では垂直成分
であり、第２の対の磁気抵抗素子は永久磁石の磁気バイ
アスが加えられないから、常に並行成分の磁束密度がか
かっており、飽和している。このため、磁性体ロータが
目撃しても第２の対の磁気抵抗素子には抵抗値変化が起
きない。したがって、抵抗値変化は垂直成分の磁束密度
が起る第１の対の磁気抵抗素子だけに起る。このため、
フルブリッジを形成する磁気抵抗素子は、第１の対の磁
気抵抗素子の抵抗値変化により電圧変化が出力され、磁
性体ロータの回転を電圧変化に変換する。

［実施例］ 以下、図面にしたがって本発明の磁気感応式回転検知セ
ンサー（以下、「回転センサー」と称略する。）代表的
な実施例について説明する。

第１図は本発明の第１の実施例の回転センサーの概略構
成を示す要部断面図である。第１図の回転センサーは被
検体（非図示）の回転と連動して回転する歯車状の磁性
体ロータｌと、磁性体ロータ１から一定の距離をおいて
対向配設した検知ユニット２とより成る。

検知ユニット２は、ハウジング３内に磁気抵抗素子４、
磁気抵抗素子を取り付ける磁気抵抗素子基板５、磁気抵
抗素子４にバイアス磁界を加える永久磁石６等の部材を
収容し、ワイヤハーネス７及び基板５等で支持し、ハウ
ジング３の後部にキャップ９を被着し、ハウジング３内
に、防水のためエボシキ樹脂８を充填した後ハウジング
８の後部にキャップ９を被着し、上述の各部材を固定し
ている。

上述した磁気抵抗素子４は、第２図に示すように、熱膨
張係数の小さい例えば石英ガラスで形成した磁気抵抗素
子基板５上に、磁性体ロータ１の歯形の肉厚方向に対し
直交する方向に２本で１対の幅１５μｍのＦｅ−Ｎｉ合
金薄膜製の磁気抵抗素子Ｒ＋　、Ｒ＊と、ロータの歯形
の肉厚方向に並行に２本で１対の磁気抵抗素子Ｒｓ　、
Ｒ４から構成されており、これら磁気抵抗素子Ｒ１，Ｒ
２；Ｒ３，Ｒ、の端部にそれぞれ電極１１，１１：１２
．１２及び１３，１３．１４．１４を接続した後第６図
に示すごとく、上述した磁気抵抗素子Ｒ＋、Ｒ＊および
Ｒｓ、Ｒ４すべてに対し磁気バイアスが加わるように、
第５図のごとく永久磁石６を配置する。さらに、電極１
１，１１，１２゜１２および１３，１３，１４．１４を
出力圧力リード線１０を介して結線し、第３図に示すご
とくフルブリッジに組み接続端子を直流電圧源１５に接
続すれば、第２の対の接続端子１６側に、磁気抵抗素子
Ｒｒ、Ｒｔ、　Ｒｓ、　Ｒ４の何れかの対に生じる抵抗
値変化は、接続端子１６側で出力電圧の変化に変換して
検出できる。

上述の抵抗素子Ｒ＋　、Ｒｚ、　Ｒｓ、　Ｒ４は第４図
の曲線ａに示すごとく磁気抵抗素子の磁束密度の垂直成
分の変化に対して磁束密度の並行成分の抵抗値変化は極
めて小さいが、磁束密度の垂直成分の変化に対しては曲
線すに示すごとく抵抗値の変化が大きい、したがって、
磁気抵抗の大きく変化する磁気抵抗素子Ｒｓ、Ｒ−と小
さな磁気抵抗変化しか示さない（垂直成分に対し無視で
きる程）磁気抵抗素子Ｒｔ、Ｒｉとがそれぞれ向き合う
ようにフルブリッジ結線することによって磁気抵抗素子
の抵抗値に変化があればバランスがくずれ出力電圧とし
て検知できる。（第３図参照） すなわち、磁性ロータ１が第１図Ｃに示す方向に回転す
ると、永久磁石６上に配置した磁気抵抗素子４の抵抗値
に変化が生ずれば、各磁気抵抗素子間の抵抗値の平衡が
乱れ、接続端子１６間に電圧として検知でき、電圧の変
化の状態から回転を知ることができる。

磁性体ロータ１が回転すると、回転方向（矢印Ｃで示す
）に磁束密度変化が起きる。この磁束密度の変化は磁気
抵抗素子Ｒ３，Ｒ４では垂直成分となり、他の二つの磁
気抵抗素子Ｒ１，Ｒ２では並行成分となる。

したがって、磁気抵抗素子Ｒ，，Ｒ２では抵抗値の変化
はなく、磁気抵抗素子Ｒ，，Ｒ，に抵抗値変化が生ずる
。このため、第３図に示すように磁気抵抗素子Ｒｌ、　
Ｒ２，Ｒｓ、　Ｒ４でフルブリッジを形成させておくと
、接続端子１６側に電圧変化となって出力され、その変
化状態から、磁性体ロータｌ、つまり被検体の回転を検
知することができる。

つぎに、本発明の回転センサーの第２の実施例について
説明する。

本実施例の回転センサーは、磁気抵抗素子基板５上に２
本で１対の磁気抵抗素子Ｒ，，Ｒ，およびＲ３，Ｒ４を
第６図のごとき配列状態に変え、かつ抵抗値変化（△Ｒ
）が飽和するように磁気バイアスが２対の磁気抵抗素子
のうち１対のみに加わるように永久磁石を配置する以外
は、上述した第１図に示す回転センサーと同一の構成に
している。

本実施例の回転センサーの検出部は磁気抵抗素子基板５
として、第１の実施例同様、膨張係数の小さい石英ガラ
ス板を用い、二対の磁気抵抗素子Ｒ＋　、Ｒｔ　；Ｒｓ
　、Ｒ４はそれぞれ、第８図および第９図に示すごとく
第１の対の磁気抵抗素子Ｒ＋　とＲ２を石英ガラス板５
の両側にバイアス用永久磁石６の外径よりも大きく離間
させて配置し、磁気抵抗素子Ｒｒ　、　Ｒ雪の端末にそ
れぞれ電極１１．１１および１２．１２を接続する。

また、永久磁石６を設置する石英ガラス板５の表面中央
部分には、磁気抵抗素子Ｒ＋、Ｒａと並行に第２の対の
磁気抵抗素子Ｒ３，Ｒ，が設けられ、これらの素子Ｒ３
，Ｒ４の端末にはそれぞれ電極１３．１３および１４．
１４が接続している。

これらの磁気抵抗素子Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４はそれぞ
れ上述した第１の実施例の磁気抵抗素子同様に磁気異方
性をもっており、第４図に示すごとく磁束密度の垂直成
分の変化に対して抵抗値が大きく変化し、並行成分の変
化に対しては垂直成分による抵抗値変化に比べて無視で
きるくらいに小さな抵抗変化が生ずるか全く変化はしな
い。

したがって、第５図に示すような配置にした磁気抵抗素
子基板５を第１図に示すように磁性体ロータ１の歯形か
ら所定の距離離間させ、磁性体ロータ１の回転方向の（
矢印Ｃで示す。）直交方向（歯形の肉厚方向）に磁気抵
抗素子Ｒ１，Ｒ２およびＲｓ、　Ｒ４が向くように配置
するものである。

磁性体ロータｌに対し、２本で１対の磁気抵抗素子Ｒｒ
　、　Ｒ２およびＲｓ、Ｒ４を、以上の配置にすると、
これらの磁気抵抗素子Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４に対する
磁束密度の並行成分および垂直成分は、それぞれ第８図
の破線ｅに示すように加わる。

したがって、磁性体ロータ２が回転すると、回転方向に
磁束密度の変化が起こり、磁束密度の変化は磁気抵抗素
子Ｒｓ、Ｒ４に対して垂直成分となり、磁気抵抗素子Ｒ
＋、Ｒａに対しては、これらの素子Ｒｒ　、　Ｒａがバ
イアス用永久磁石６の外側に配置されているため、常に
並行成分の磁束密度が加えられ、磁気的に飽和している
。

このため、磁性体ロータ１が回転しても、磁気抵抗素子
Ｒ１゜Ｒ２には抵抗値変化は起きず、抵抗値変化は垂直
成分の磁束密度変化を受ける磁気抵抗素子Ｒ，，Ｒ，に
のみ生じる。

したがって、第３図に示すように磁気抵抗素子Ｒ＋、　
Ｒ２，Ｒｓ、　Ｒ４で形成されるフルブリッジは素子Ｒ
，，Ｒ，の抵抗値変化により電圧変化となって出力され
るから、被検体の回転状態を検出することができる。

上述した第１および第２の実施例の回転センサーでは、
２本で１対の磁気抵抗素子２対に対し、磁気バイアスを
加える場合は、第１の対の磁気抵抗素子は磁性体ロータ
の回転方向と並行に、第２の対の磁気抵抗素子を回転方
向と直交するように配置し、 一方の対の磁気抵抗素子にのみ磁気バイアスが加わり、
他の対の磁気抵抗素子には磁気バイアスを加えない場合
には、これら２対の磁気抵抗素子を、共に磁性体ロータ
の回転方向と直交する方向に並行に配置する例について
示したが、２対の磁気抵抗素子の配列方向を、このよう
な構成にするばかりでなく、二対の磁気抵抗素子が、磁
性体ロータの回転方向に一定の傾き角度を有するように
配置し、かつ、何れか少なくとも一磁気抵抗素子にのみ
磁気バイアスを加えるよえな構成にしてもよい。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明の磁気感応式回
転検知センサーは、フルブリッジを構成する素子を、す
べて磁気抵抗素子で構成しているため、温度変化に対し
、抵抗値が同じように変化するので、ブリッジの抵抗バ
ランスは保持され、出力電圧への影響がない。

しかも、抵抗値変化が起るのは、非常に接近させて配置
した２本で１対の磁気抵抗素子であるため、永久磁石か
ら受ける磁気バイアスの磁束密度は均一であり、磁束密
度変化により磁気抵抗素子の抵抗値変化によって受ける
出力電圧波形にも乱れが少ない。

また、２本で１対の磁気抵抗素子の配置の仕方と、これ
ら磁気抵抗素子に加える磁気バイアス用永久磁石の配置
方向を変えるだけであるから、構成が極めて簡単で、し
かも従来のフルブリッジ法により容易に正確な回転検知
を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の磁気感応素子センサー
の概略構成を示す断面図、 第２図は第１図の磁気感応式回転検知センサーの磁気抵
抗素子の配置構成をしめずＡ−Ａ断面図、 第３図は第２図の磁気抵抗素子のフルブリッジの結線態
様図、 第４図は、磁気抵抗素子の磁束密度対抵抗値の変化状態
を示す特性曲線図、 第５図は第１図の磁気感応式回転検知センサーの二対の
磁気感応素子に対する永久磁石の配置状態を示す側面図
、 第６図は本発明の第２の実施例の磁気感応式回転検知セ
ンサーの磁気抵抗素子の配置構成図、第７図は磁気抵抗
素子に対する磁束密度の並行成分および垂直成分の印加
方向を示す説明図、第８図は第６図に示す磁気感応式回
転検知センサーの二対の磁気抵抗素子に対する永久磁石
の配置状態を示す側面図、 第９図は、第８図の磁気抵抗素子を配置した磁気抵抗素
子基板対永久磁石の配置状態を示す上面図である。 ｌ・・・磁性体ロータ、２・・・検知センサーＲｔ、Ｒ
雪、Ｒｓ、Ｒｓ・・・対を構成する磁気抵抗素子、４・
・・磁気抵抗素子、５・・・磁気抵抗素子基板、６・・
・永久磁石。 完２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　被検体の回転と連動して回転する歯車状磁性体
   ロータと、この歯車状磁性体ロータの歯形に対し所定距
   離隔てて歯形と対向配置した永久磁石と、該永久磁石上
   に前記歯車状磁性体ロータの回転方向に対し所定距離離
   間させて対向配設した２本一対の磁気抵抗素子からなる
   二対の検出部を設けた磁気感応式回転検知センサーにお
   い て、 前記永久磁石の磁気バイアスは二対の検出部の少なくと
   も一対の磁気抵抗素子に加わるように構成にすると共に
   、検出部の磁気抵抗素子でフルブリッジを形成させ、歯
   車状磁性体ロータの回転による磁束密度の垂直成分およ
   び並行成分の変化により前記検出部の磁気抵抗素子に生
   ずる抵抗値変化による出力電圧を検出して、被検体の回
   転を検知することを特徴とする磁気感応式回転検知セン
   サー。
2. （２）　請求項第（１）項において、第１の対の磁気抵
   抗素子は歯車状磁性体ロータの歯形の肉厚方向と並行に
   延設し、第２の対の磁気抵抗素子は第１の対の磁気抵抗
   素子の延設方向と直交方向に延設すると共に、永久磁石
   の磁気バイアスは二対の検出部の各磁気抵抗素子に加わ
   るように構成してなることを特徴とする磁気感応式回転
   検知センサー。
3. （３）　請求項第（１）項において、第１の対の磁気抵
   抗素子と第２の対の磁気抵抗素子の延設方向を、共に歯
   車状磁性体ロータの歯形の肉厚方向と直交する方向に並
   行に延設すると共に、永久磁石の磁気バイアスは、第１
   および第２の対の磁気抵抗素子のいずれか一の対にのみ
   加わるように構成したことを特徴とする磁気感応式回転
   検知センサー。