JPH0572304A - 磁気センサ - Google Patents

磁気センサ

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JPH0572304A
JPH0572304A JP23187391A JP23187391A JPH0572304A JP H0572304 A JPH0572304 A JP H0572304A JP 23187391 A JP23187391 A JP 23187391A JP 23187391 A JP23187391 A JP 23187391A JP H0572304 A JPH0572304 A JP H0572304A
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JP
Japan
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magnetic
coil
magnetic sensor
core
magnetic core
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Pending
Application number
JP23187391A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Aoki
博幸 青木
Munekatsu Shimada
宗勝 島田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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Publication of JPH0572304A publication Critical patent/JPH0572304A/ja
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】極低速から高速までの外部磁界変化に対して安
定した変位または回転数の計測が可能な磁気センサを提
供する。 【構成】保磁力の位置で急激な磁化反転が発生する材料
からなる磁心12aに巻回した第1のコイル13aと、
高透磁率材料からなる磁心12bに巻回した第2のコイ
ル13bを直列に接続してなる磁気センサ11。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は外部磁界により磁化され
た磁心の磁化変化を前記磁心に巻回したコイルの端子電
圧としてとり出すことにより、前記磁心の磁化変化をも
たらす磁界発生体の変位や回転数の検出を行う磁気セン
サに関するものである。
【0002】
【従来の技術】磁気センサは、位置または回転数の検出
用として重要な位置を占めるセンサの一つであるが、図
7(a)に示すように、磁心2に巻回したコイル3を外
部磁界4に近接状態で例えば矢印A方向に移動させ、コ
イル3に同図(b)に示すようなパルス5を発生させる
ものであって、図8に示すように、保磁力Hcの位置で
急激な磁化反転を起こす非晶質の金属磁性繊維を磁心2
に使用したものでは、コイル3に発生する電圧パルス数
をカウントすることにより回転数などを検出するもので
ある。一般的には、図9に示すような高透磁率性材料を
磁心に用い図10(a)に示すように磁心2′にコイル
3を巻回した磁気センサ1′もある。
【0003】微弱で不均一な磁界に感応して大きなパル
ス電圧を発生させるために、高保磁力特性を有する外皮
部と高透磁率特性を有する芯部を一体材料で形成したウ
ィーガンドワイヤを利用した磁気センサが創案されてお
り、特開昭56−72368号公報にはウィーガンドワ
イヤに磁化方向リセット用コイルを設け、局部的な反転
を起こして弱磁界においても反転が可能のように構成し
たものが示されている。また、特開昭64−35283
号公報にはウィーガンドワイヤを複数本束ね、コイルに
発生する複数のパルスを重ねてフィルタ処理することに
よりノイズに対抗するように構成したものが開示されて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図7(a)に示す磁気
センサ1は、低速の磁界変化に対しては追従するが、高
速で変化する変位や高速回転数を計測しようとすると、
磁心2の磁化反転速度の対応に限界があり、100Hz
を超えると電圧パルス数を正確にカウントすることがで
きず、例えば、図7(a)に示すような、外部磁界を構
成する磁石ロータ4と間隙5mmを隔ててFe−Si−B
系の、直径100μm、長さ10mmの非晶質繊維を磁
心2とし、その周囲に線径50μmの導線コイルを10
00回巻回した磁気センサ1では、概ね5mV以下の微
弱な出力しか得られず、これでは回転数の検出は不可能
であるという問題点があった。
【0005】一方、図9に示すような磁束の通過しやす
いCo−Fe−Si−B系の非晶質高透磁率性材料を用い
て磁心とし、コイルを巻いて外部磁界Hを変化させる
と、変化に追従して材料内の磁束密度Bも変化するが、
保磁力Hcの位置で磁化反転が急激に起こる材料と異な
り急峻な変化特性を示さず、従って外部磁界Hを変化さ
せてもパルス状の出力は発生しない。すなわち、図10
(a)に示す磁気センサ1′は、同図(b)に示すよう
に単に振幅の小さいサイン波5′の出力が得られるのみ
であり、しかも電磁誘導の法則により鎖交磁束による起
電力は、e=−n(dφ/dt)(nはコイルの巻数、
dφ/dtは磁束変化速度)となるから、外部磁界Hの
変化が緩やかな低速域では、出力は殆ど現われないとい
う問題点があった。
【0006】本発明は上記の問題点に鑑み、ウィーガン
ドワイヤのような二重構造の材料を利用することなく、
磁性繊維の磁化反転特性を確実に引き出し極低速から高
速までの外部磁界変化に対して安定した出力を得ること
により、変位または回転計測を可能とする磁気センサを
提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する手
段は特許請求の範囲に記載されている。すなわち、本発
明の目的は、磁心とコイルとからなり外部磁界の変化を
前記コイルの端子電圧として検出する磁気センサにおい
て、保磁力の位置で急激な磁化反転を起こす磁性材から
なる磁心に巻回した第1のコイルと、高透磁率材料から
なる磁心に巻回した第2のコイルとを有し、前記第1の
コイルと第2のコイルを直列に接続した磁気回路を具有
する磁気センサか、若しくは、保磁力の位置で急激な磁
化反転を起こす磁性材からなる磁心に巻回した第1のコ
イルと、磁心を有しない第2のコイルとを備え、前記第
1のコイルと第2のコイルを差動接続した磁気回路を具
有する磁気センサによって達成される。
【0008】
【作用】上記の構成により、低速域においては、第1の
コイルによるパルス状の出力が得られ、一方、高速領域
では、第2のコイルによるサイン波状の出力が得られる
から、低速から高速までの外部磁界変化に対して安定し
た出力を示す磁気センサが実現される。すなわち、発明
者らは外部磁界の変化速度が高速になると電圧レベルが
上昇する原因は磁性繊維に巻回したコイルが磁性繊維の
磁化変化のみでなく、外部磁界の変化そのものも捉える
ため、単独コイルにおいても鎖交磁束の変化でe=−n
(dφ/dt)の起電力を生じ、従って、磁界の変化速
度が高速になればコイルの起電力が増えることに着目し
たものである。
【0009】
【実施例】以下本発明の実施例を図面により説明する。 〈第1実施例〉本発明の磁気センサの第1実施例を図1
に示す。Fe−Si−B系の直径100μm、長さ10m
mの、保磁力の位置で急激な磁化反転が起きる、いわゆ
るパルス発生型の非晶質磁性繊維を磁心12aとし、そ
の周囲に線径50μmの第1のコイル13aを1000
回巻回したものを用意した。次にCo−Fe−Si−B系
の直径100μm、長さ10mmの高透磁率型の非晶質
繊維を磁心12bとし、その周囲に線径50μmの第2
のコイル13bを1000回巻回したものを用意した。
【0010】次に、これら2本の素子を図1に示すよう
にFe−Ni系の高透磁率材の部材16で挾み込んで固着
し磁気センサ11とした。このとき、巻回した第1、第
2のコイル13a、13bにより発生する磁界方向が同
一となるようにコイル13a、13bを直列に接続し
た。この磁気センサ11に対向して厚さ5mm、直径4
8mmの円板の外周に60極着磁した磁石ロータ14を
5mmの間隙を隔てて配置し、磁石ロータ14を回転さ
せたときの磁気センサ11の出力を測定した。
【0011】この結果、100Hz以下の低速域におい
ては図2に示すようなパルス15aが発生し、また10
00Hzを超えた高速域では図3に示すようなサイン波
15bが発生した。いずれも磁石ロータ4の1回転につ
き60パルス、300mVを超える出力が得られ、低速
から高速までを十分にカバーする変位または回転計測が
可能であることが確認された。なお、本実施例の磁気セ
ンサ11の場合、一方の磁心12aは保磁力の位置での
磁化反転が急激に起きる材料ならば非晶質に限定されず
結晶質、金属、合金も適用することができ、他方の磁心
12bは非晶質に限定されず高透磁率材料ならば適用が
可能である。
【0012】〈第2実施例〉図4に示すように、Fe−
Si−B系の長さ30mm、φ70μmの非晶質磁性繊
維の磁心22aに、φ50μmの第1のコイル23aを
1000回巻回した素子と、同じく長さ30mm、φ7
0μmのナイロン繊維22bにφ50μmの第2のコイ
ル23bを1000回巻回した素子を束ねて、シリコン
ゴム26で固定し一体化する。そして、磁界により第1
のコイル23a、第2のコイル23bにより発生する磁
界の方向が互いに打ち消されるように、コイル23a、
23bを接続して磁気センサ21とした。請求項2記載
の「第1のコイルと第2のコイルを差動接続した磁気回
路」とは、例えば本実施例に示す第1のコイル23a、
第2のコイル23bにより発生する磁界の方向が互いに
打ち消されるように接続した回路構成を指すものであ
る。第2のコイル23bを巻回する芯材は、実施例のよ
うにナイロン繊維22bに限定せず非導電性非磁性材で
あればよく、また、巻回後に前記芯材を抜いて空芯とし
ても差し支えない。
【0013】この構成により、図5に示すようにコイル
自体が拾う外部磁界の変化による電圧成分は消去され、
磁性繊維の磁化反転によるパルス電圧成分のみを抽出す
ることができる。図4は、φ90mm、幅10mmで3
0極を着磁した磁石ロータ24と前記磁気センサ21を
5mmの間隙を隔てて対向し配置した図であり、図6
は、磁石ロータ24を回転させて得られた磁気センサ2
1の出力電圧を示す図であって、磁界変化速度10Hz
から1000Hzまでの各速度域において安定して高い
出力を得ることができることを示している。
【0014】また、第1のコイル、第2のコイル間の距
離を適切に選ぶことにより、磁極着磁間隔の狭い磁界発
生手段と対向させても安定的に高出力の信号のとり出し
が可能である。
【0015】
【発明の効果】上記実施例に示すように、本発明は磁心
とコイルとからなり、外部磁界の変化をコイル端子電圧
として検出する磁気センサであって、ウィーガンドワイ
ヤのような二重構造の材料を利用せずに微弱な磁界変化
を正確に捉え、磁性繊維の磁化反転特性を確実に引き出
し極低速から高速までの変位ないし回転計測に極めて効
果的な磁気センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る磁気センサの第1実施例の配置模
式図である。
【図2】第1実施例の出力特性図である。
【図3】第1実施例の出力特性図である。
【図4】本発明に係る磁気センサの第2実施例の配置模
式図である。
【図5】第2実施例の出力特性図である。
【図6】第2実施例の磁気センサの磁界変化検出特性図
である。
【図7】従来の磁気センサの配置模式図と出力特性図で
ある。
【図8】保磁力の位置での磁化反転型磁性材料の磁化特
性図である。
【図9】高透磁率材料の磁化特性図である。
【図10】従来の磁気センサの配置模式図と出力特性図
である。
【符号の説明】 1、11、21 磁気センサ 12a、22a 急激な磁気反転が起こる材料の磁心 12b 高透磁率材料の磁心 22b ナイロン繊維 13a、23a 第1のコイル 13b、23b 第2のコイル 4、14、24 磁石ロータ 5、15、25 パルス 16 高透磁率部材 26 シリコンゴム

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】磁心とコイルとからなり外部磁界の変化を
    前記コイルの端子電圧の変化として検出する磁気センサ
    において、 保磁力の位置で急激な磁化反転を起こす磁性材からなる
    磁心に巻回した第1のコイルと、 高透磁率材料からなる磁心に巻回した第2のコイルとを
    有し、 前記第1のコイルと第2のコイルを直列に接続した磁気
    回路を具有することを特徴とする磁気センサ。
  2. 【請求項2】磁心とコイルとからなり外部磁界の変化を
    前記コイルの端子電圧の変化として検出する磁気センサ
    において、 保磁力の位置で急激な磁化反転を起こす磁性材からなる
    磁心に巻回した第1のコイルと、 磁心を有しない第2のコイルとを備え、 前記第1のコイルと第2のコイルを差動接続した磁気回
    路を具有することを特徴とする磁気センサ。
JP23187391A 1991-09-11 1991-09-11 磁気センサ Pending JPH0572304A (ja)

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