JPH0676706A - 磁性体検出用近接スイッチ - Google Patents

磁性体検出用近接スイッチ

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JPH0676706A
JPH0676706A JP4252131A JP25213192A JPH0676706A JP H0676706 A JPH0676706 A JP H0676706A JP 4252131 A JP4252131 A JP 4252131A JP 25213192 A JP25213192 A JP 25213192A JP H0676706 A JPH0676706 A JP H0676706A
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JP
Japan
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magnetic
magnet
magnetoresistive
magnetoresistive element
substrate
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JP4252131A
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English (en)
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Masahisa Ito
昌久 伊藤
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NIPPON AUTOM KK
Nippon Automation Co Ltd
Original Assignee
NIPPON AUTOM KK
Nippon Automation Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/0011Arrangements or instruments for measuring magnetic variables comprising means, e.g. flux concentrators, flux guides, for guiding or concentrating the magnetic flux, e.g. to the magnetic sensor

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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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)
  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度特性が優れ検出動作が安定していると共
に、長距離の検出を可能とする磁性体検出用近接スイッ
チの提供を目的とする。 【構成】 略リング状に形成した磁石体2の中心軸に沿
う直線21上又はその付近であって、該磁石体両端部近
傍に生ずる磁気的中性点24,25のいずれかに、中心
位置を略一体させてバイアス磁石一体型磁気抵抗素子3
を配設する。磁石体2を磁気抵抗素子3とを非磁性体性
の収納ケース4で収納保持する。磁性体10が接近する
と磁気抵抗素子3に磁界が作用し出力電圧が変化する。
これにより増幅器及び比較器5はスイッチ動作を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は磁性体検出用近接スイッ
チに関し、さらに詳しくは磁気抵抗素子を用いた磁性体
検出用近接スイッチに関する。
【0002】
【従来の技術】位置出し装置や検出装置の主要構成部と
して利用されている近接スイッチとしては、リードスイ
ッチ型、高周波発信型、静電容量型、光スイッチ型等の
ものがある。このうち、高周波発信型のものは、あらゆ
る金属体を極めて高い精度で検出することが可能である
と共に検出動作が安定しており、チャタリング等により
検出動作が不安定となるおそれがあるリードスイッチ型
のような欠点がない。また、一般に価格的にも、静電容
量型や光スイッチ型のものより低廉であり、現在最も多
数使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の高周波発信型の近接スイッチは、構成部品として
コイルのほか発振器が必要であり、スイッチとしては大
型のものとならざるを得ない。また、あらゆる金属体を
検出対象とするため、磁性体のみを検出したい場合に
は、使用に適さないという問題もある。
【0004】一方、磁性体のみを検出する近接スイッチ
として、従来より磁気抵抗素子を用いたものも知られて
いる。しかしながら、かかる従来の磁気抵抗素子を用い
た近接スイッチは、使用温度により、磁気抵抗素子の出
力電圧が一定していなかった。特に、正確な検出を行う
ためには、検出体である磁性体が接近していない状態の
いわゆる「offセット値」の電圧が一定であることが
要請されるが、従来このoffセット値の電圧が一定し
ておらず、このことが正確な検出を妨げる大きな要因と
なっていた。また、従来用いられている磁気抵抗素子
は、所定の磁気抵抗パターンが積層形成された基板を外
被材料でモールドし、このモールドの外面にバイアス磁
石を外付けしており、磁気抵抗パターンとバイアス磁石
との間に介在しているモールドが妨げとなり、バイアス
磁界を各パターン要素に対して所定の角度で十分作用さ
せることが困難であった。そのため、弱磁界領域が生
じ、検出距離が一定しないばかりか、上記高周波発信型
のものと比較して長距離の検出が困難であるという問題
があった。
【0005】本発明は上記課題を解消するためになされ
たものであり、温度特性が優れ検出動作が安定している
と共に、高周波発信型のものよりコンパクトでほぼ同じ
かそれ以上の検出距離を得ることが可能な磁気抵抗素子
を用いた磁性体検出用近接スイッチを提供することを目
的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記目的を達
成するため鋭意研究を重ねた結果、磁気抵抗素子をリン
グ状磁石体の両端付近に生じる磁気的中性点(磁石体の
磁界が互いに反発し合う結果、磁界ベクトルがほぼゼロ
となる点)に配設することで温度特性が向上し、出力電
圧、特にoffセット値が安定することを見出し、本発
明を完成するに至った。すなわち、本発明にかかる磁性
体検出用近接スイッチは、略リング状に形成された磁石
体と、該磁石体の中心軸に沿う直線上又はその付近であ
ってかつ該磁石体の両端部近傍に生ずる磁気的中性点の
いずれかに、中心位置を略一致させて配設されるバイア
ス磁石一体型磁気抵抗素子と、該磁石体と磁気抵抗素子
とを収納保持する非磁性体性の収納ケースと、を有して
構成されていることを特徴とする。
【0007】
【実施例】以下、本発明にかかる磁性体検出用近接スイ
ッチを図面に示した一実施例に基づき更に詳細に説明す
る。図1において1は本実施例の磁性体検出用近接スイ
ッチであり、磁石体2、磁気抵抗素子3及び収納ケース
4を有して構成される。
【0008】磁石体2は、所定長さを有する略リング状
に形成され、両端面に磁極が着磁されている。この磁石
体2は、常態においては、図2の実線矢印で示すような
磁力が生じている。
【0009】磁気抵抗素子3は、硬磁性材料から成形さ
れた基板31と、該基板31上に形成された強磁性体性
薄膜材料からなる磁気抵抗パターン32とを有して構成
されている。そして、この基板31は磁気抵抗パターン
32を形成するパターン要素32a,32b,32c,
32dに対して45°の方向で磁界が作用するようにバ
イアス磁界が着磁されてなる。
【0010】ここで、基板31を構成する硬磁性材料と
しては、例えば、保磁力の大きいフェライトを用いるこ
とができ、磁気抵抗パターン32は、基板31の片面上
に、図4に示すように櫛の歯状に形成されている。な
お、このパターンを形成する方法は特に限定されるもの
ではなく、フォトエッチング方法等の公知の手段を用い
ることができる。また、このように櫛の歯状に形成され
る磁気抵抗パターン32の各パターン要素32a,32
b,32c,32dに対して、基板31に45°の方向
で磁界が作用するように、バイアス磁界を着磁する時期
も特に限定されるものではなく、パターン形成前又はパ
ターン形成後の適宜の段階で着磁することができる。
【0011】この磁気抵抗素子3は、基板31に対する
バイアス磁界の着磁及び磁気抵抗パターン32の形成を
行った後、リードフレーム33上に載置して端子結合を
行い、さらにプラスチック等の非磁性体材料によりモー
ルド層34を形成することにより製作される。そして、
図2に示すように、上記した磁石体2の中心軸に沿う直
線21上又はその付近であって磁石体2の両端部22,
23近傍に生ずる磁気的中性点24,25のいずれか
に、該磁気抵抗素子3の中心位置35を略一致させて配
設される。ここで、磁気的中性点24,25とは、磁石
体の磁界が互いに反発し合う結果、磁界ベクトルがほぼ
ゼロとなる点であり、この磁気的中性点に磁気抵抗素子
3の中心位置35が略一致したことの判断は、磁気抵抗
素子3の出力電圧が無磁界時のoffセット値を示すこ
とによりなされる。
【0012】なお、磁気抵抗素子3としては上記したよ
うにバイアス磁石一体型のものを用いることが好ましい
が、このようなバイアス磁石一体型のものとしては、上
記した基板31をバイアス磁石として併用するタイプの
ほか、図5に示すように、バイアス磁石303を基板3
01の磁気抵抗パターン302形成面と反対面に積層し
て一体とし、さらに、リードフレーム304に載置して
これらの積層体全体をモールド層305被覆した磁気抵
抗素子300を用いてもよい。
【0013】収納ケース4は、プラスチック等の非磁性
体材料から形成され、上記した磁石体2と磁気抵抗素子
3とを収納保持し得るように、図1に示すように、略円
筒状に形成されている。なお、図1及び図2において5
は増幅器及び比較器を示し、磁気抵抗素子3のリードフ
レーム33のリード端子と接続され、この増幅器及び比
較器5の出力は、検出体の接近により、磁気抵抗素子3
の出力電圧が予め設定した比較器の電圧レベルを越えた
時にスイッチ動作する。また、図2に示したように、収
納ケース4と磁石体2との間に外乱磁界の影響を除くた
め、純鉄等からなるシールド体6を装着する構成として
もよい。
【0014】本実施例の磁性体検出用近接スイッチ1
は、次のように作用する。図2に示すように、この磁性
体検出用近接スイッチ1に検出体たる磁性体10がある
一定の距離まで接近すると、磁石体2からの磁力線が図
2の実線矢印に示す状態から破線矢印に示す状態に変化
する。これにより、磁気抵抗素子3の位置は磁気的中性
点でなくなるため、磁気抵抗素子3には磁界が作用し、
出力電圧が変化する。増幅器及び比較器5は、予め設定
したしきい値を越える大きさの出力電圧を生じた場合に
スイッチ動作を行うものである。
【0015】ここで、図6は、本実施例の磁性体検出用
近接スイッチ1の使用温度Tを−30 C,25 C,
60 C,80 Cと変化させた場合の出力電圧と検出
距離との関係を示す温度特性図である。なお、使用した
磁性体検出用近接スイッチ1は、磁石体2として直径が
31mm、長さが21mmで表面磁力が700ガウスのもの
を、磁気抵抗素子3として上記したように180ガウス
のバイアス磁界を着磁した一辺1.5mmの正方形のフェ
ライトとガラスからなる基板31上に、図4で示した櫛
の歯状の磁気抵抗パターン32を施したものを用いた。
また、図6において、Voff は磁性体10の接近による
磁界の影響を受けていないoffセット値を、Vout は
出力値を示す。
【0016】この図から明らかなように、Voff の値は
T=−30 C〜80 Cまで変化しても出力電圧の差
は1mVの差であり、ほぼ一定している。そのため、検出
距離35mmにおいてもT=80 Cの出力値とT=−3
0 CのVoff 値は識別できる。したがって、常温下で
は、検出距離35mmまで正確かつ確実に検出可能であ
る。
【0017】
【発明の効果】本発明の磁性体検出用近接スイッチは、
磁石体の磁気的中性点に磁気抵抗素子の中心位置が略一
致するように配設しているため、使用温度による出力電
圧の変化が小さくoffセット値が一定しており、温度
による検出距離の変動が小さい。しかも、磁気抵抗素子
としてバイアス磁石一体型のものを用いているため、弱
磁界領域の不感帯がなく、従来の磁気抵抗素子を用いた
近接スイッチよりも長距離を検出することができる。ま
た、構成部品点数が少ないため、高周波発信型のものと
比較して同じ距離を検出するのに小型のものとすること
ができ、かつ構成部品のいずれもが安価なものであるこ
とから、製造コスト的にも有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の磁性体検出用近接スイッチの一実施例
を示す斜視図である。
【図2】同実施例の磁性体検出用近接スイッチの動作説
明図である。
【図3】同実施例で用いた磁気抵抗素子の一態様を示す
縦断面図である。
【図4】同実施例で用いた磁気抵抗素子の一態様を示す
平面断面図である。
【図5】同実施例で用いた磁気抵抗素子の他の態様を示
す縦断面図である。
【図6】同実施例の磁性体検出用近接スイッチの温度特
性図である。
【符号の説明】
1 磁性体検出用近接スイッチ 2 磁石体 3 磁気抵抗素子 4 収納ケース 5 増幅器及び比較器 10 磁性体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03K 17/90 9383−5J 17/95 A 9383−5J

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 略リング状に形成された磁石体と、該磁
    石体の中心軸に沿う直線上又はその付近であってかつ該
    磁石体の両端部近傍に生ずる磁気的中性点のいずれか
    に、中心位置を略一致させて配設されるバイアス磁石一
    体型磁気抵抗素子と、該磁石体と磁気抵抗素子とを収納
    保持する非磁性体性の収納ケースと、を有して構成され
    ていることを特徴とする磁性体検出用近接スイッチ。
  2. 【請求項2】 前記磁気抵抗素子が、硬磁性材料から成
    形された基板と、該基板の一面上に形成された強磁性体
    薄膜材料からなる磁気抵抗パターンとを有して構成され
    ると共に、該基板が、磁気抵抗パターンを形成するパタ
    ーン要素に対して45°の方向で磁束が作用するように
    バイアス磁界が着磁されてなるバイアス磁石一体型であ
    る請求項1記載の磁性体検出用近接スイッチ。
  3. 【請求項3】 前記磁気抵抗素子が、非磁性体性の基板
    と、該基板上に形成された強磁性体性薄膜材料からなる
    磁気抵抗パターンと、磁気抵抗パターンを形成するパタ
    ーン要素に対して45°の方向でバイアス磁界の磁束を
    作用させることができるバイアス磁石と、を有し、これ
    らが積層されて外被材料でモールド封入されたバイアス
    磁石一体型である請求項1記載の磁性体検出用近接スイ
    ッチ。
JP4252131A 1992-08-27 1992-08-27 磁性体検出用近接スイッチ Pending JPH0676706A (ja)

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Effective date: 20040531