JPH10318785A - 磁気センサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は磁気センサーに関し、小形でかつ高感
度の磁気センサーを得ることにある。 【解決手段】磁気センサー１は磁電変換素子であるホー
ルＩＣ２とこのホールＩＣを挟む形で配置された二つの
磁石３Ａ，３Ｂを有している。磁石３Ａ，３Ｂは互いに
同極をホールＩＣ２に向けており、ホールＩＣ２の検出
点付近で磁界を打ち消しあうように設定されている。そ
のため磁気センサー１の軸方向の磁束密度は中間点付近
を０とし、両磁石の表面で各々磁束の方向が逆方向で最
大になる。そのため両磁石の間隔を詰めることにより磁
石が一つのものと比較して磁気センサーと磁石の距離を
短くでき、センサーを小形化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は特に回転センサーへ
の使用に適した磁気センサーに関し、小形でかつ充分な
出力を得ることのできる磁気センサーに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の磁気センサーとしては、
例えば図３に示す如き電磁発電式のものが知られてい
る。この磁気センサー１０１は鉄等の磁性体からなる磁
極１０２の回りに樹脂などで構成されたボビン１０３を
介してコイル１０４が巻装されている。磁極１０２の一
端には磁石１０５が装着されており、コイル１０４の回
りに磁界を作り出している。これらは非磁性体のケース
１０６に収めることにより一体化され、その端面１０６
Ａを検出面としている。

【０００３】この磁気センサー１０１は検出面１０６Ａ
に検出対象となる磁性体が近接離隔することにより、磁
極１０２を通る磁束が変化してコイル１０４の両端に交
流電圧を発生させるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような電磁発電式
の磁気センサーにおいては充分な出力を得ようとする場
合、コイルの巻数を増やしたり磁石を強力なものにする
必要があった。しかしコイルの巻数を増やすとセンサー
が大型化してしまうという問題がある。また磁石を強力
なものにするにはそれに伴い鉄芯も大型化し材料費が高
く大型になる。さらには電磁発電式のものは検出対象と
なる磁性体の移動速度によって出力が変動するという問
題があり、特に低速領域においては充分な出力が得られ
ない可能性がある。

【０００５】そこで電磁発電式の他に磁電変換素子であ
るホール素子や、ホール素子と増幅回路等を組み合わせ
たホールＩＣを使用する半導体方式のものが知られてい
る。ホール素子は磁束密度の応じてアナログ的な出力を
行なうものであり、ホールＩＣはこのホール素子の出力
を内部で処理しＯＮ−ＯＦＦ信号を出力するものであ
る。しかしながらこれらの場合にも磁束の変動を大きく
するために、検出対象となる磁性体の移動距離を大きく
するか、または強力なマグネットを使用する必要があ
る。また検出対象が回転体である場合には永久磁石を取
り付けて検出対象の回転に伴いホールＩＣに対してＮ−
Ｓ交互に磁束をかける方法もあるが、製造工程が複雑に
なる上に回転体以外には応用し難いと言う問題があっ
た。

【０００６】またホールＩＣと１個の磁石の組合せで
は、ホールＩＣの検出点の磁束密度が０付近または若干
のオフセットを伴った所定の磁束密度となることにより
出力をＯＮ−ＯＦＦするように設定されているために、
ホールＩＣを磁石からある程度遠ざけないとホール素子
の検知部の磁束密度は素子の出力切替えを行なう値にま
で下がらない。そのため磁石とホールＩＣとを内蔵した
センサーの場合、小形化が困難になる。磁石とホールＩ
Ｃとの距離を縮めるためには磁界発生用の磁石に比較的
弱い磁石を使用することも考えられるが、磁石を弱くす
ると感度が低下してしまう。また感度を上げるために磁
石を強くすると前述の理由でセンサーが大型化してしま
うと言う問題があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで本発明の磁気セン
サーにおいては、磁界発生用の磁石と磁電変換素子とを
有し、磁性体の近接及び離隔による磁界の変化を検知す
る磁気センサーにおいて、前記磁石は少なくとも２個で
構成されるとともに前記磁電変換素子を検出方向に対し
て挟むように配置し且つ同極同士が向い合うように配置
したことを特徴とする。

【０００８】また他の特徴は、前記磁電変換素子の検出
点を複数の磁石によって磁束密度をほぼ０に設定された
部分に配置したことにある。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図を参照しながら本発明の
磁気センサーの実施の形態を実施例にもとづいて説明す
る。図１に断面図で示す磁気センサー１は磁電変換素子
であるホールＩＣ２とこのホールＩＣを挟む形で配置さ
れた二つの磁石３Ａ，３Ｂを有している。この磁石とホ
ールＩＣとの距離は例えば樹脂の如き非磁性体等からな
るスペーサー４Ａ，４Ｂで規定されている。また磁石３
Ａ，３Ｂは互いに同極、例えばＳ極同士をホールＩＣ２
に向けており、ホールＩＣ２の検出点付近で磁界を打ち
消しあうように設定されている。そのため磁気センサー
１の軸方向の磁束密度は磁石３Ａ表面では最大になり、
その中間点付近（但し磁石３Ａ，３Ｂがほぼ同一の磁束
密度の磁石の場合）では０になると共にこの釣合点を境
に磁束の方向が正逆反転し、磁石３Ｂ表面では逆方向に
最大になる。

【００１０】これらの部品は一体化して非磁性体のケー
ス５に収納され、合成樹脂などの充填材６により封着固
定されている。ホールＩＣ２からは制御信号及び検出信
号の入出力を行なう複数のリード端子７が外部に導出さ
れている。本実施例では内部の部品をケースに入れ充填
材で封入したものを例に述べているが、例えば内部の部
品がケース内に確実に固定され且つ使用上問題の無い程
度の封止がなされるのであれば充填材は必ずしも必要は
なく、また逆に全体を樹脂等によりモールド成形するこ
とによりケースを省略してもよいことは言うまでもな
い。

【００１１】この磁気センサー１は例えばカーエアコン
用コンプレッサーに取り付けられ、検出面５Ａを被検出
部である回転部分やスクロール式コンプレッサにおいて
はオルダムリングに対面させ、その動きを検知すること
によりコンプレッサーの回転を検出する。ここでどちら
の場合も被検出部は鉄等の磁性体から構成されており、
磁気センサー１内部の磁界を充分に変化させることがで
きる移動量となるようにされ、また磁気センサー１の取
付位置は被検出部の近接位置と離隔位置との間で出力が
変動するように設定されている。

【００１２】次に図２の特性図を合わせて参照しながら
この磁気センサー１の動作について説明する。この特性
図の横軸は磁束密度と方向を表し、磁束密度０点を挟ん
で磁束の方向はＮ−Ｓ逆転している。また縦軸はホール
ＩＣ２の出力電圧を示している。本実施例においてはホ
ールＩＣの動作点が若干シフトしているものを例に説明
するが、磁束密度０点を挟んでほぼ対称に動作点が設定
されたホールＩＣにおいてもその動作は同様である。ま
ず磁気センサー１の検出面５Ａにオルダムリング等の磁
性体が接近していない場合、磁気センサー１のホールＩ
Ｃ２の検出点付近の磁束密度はＳ極同士を向い合せた磁
石３Ａ，３Ｂが互いに打ち消しあうことにより０付近、
後述する第２の閾値（Ｂrp）よりも低い状態になってい
る。この時、ホールＩＣ２の出力（Ｖout）は高出力
（Ｈ）となっている。

【００１３】検出面５Ａに磁性体が接近すると磁石３
Ａ，３Ｂ間の磁束分布が変化し、磁束が釣り合い０にな
っている点は磁気センサー１の軸方向に移動する。この
釣合点の移動に従ってホールＩＣ２の検出点付近の磁束
密度は高くなり、やがて第１の閾値（Ｂop）を超えるこ
とにより出力が高出力から低出力（Ｌ）となる。

【００１４】さらに磁性体が近接位置を過ぎて再び磁気
センサー１から離れていくと、磁束の釣合点は磁性体の
近接時とは逆方向に移動するので磁気センサーの検出点
付近の磁束密度が低くなっていき、やがて第２の閾値
（Ｂrp）以下になると再びホールＩＣ２の出力は低出力
（Ｌ）から高出力（Ｈ）へと切り替わる。ここで第１の
閾値（Ｂop）と第２の閾値（Ｂrp）とは所定のヒステリ
シス幅を有しており所謂チャタリングを起こすことはな
い。

【００１５】上述の磁気センサー１は被検出部である磁
性体の近接及び離隔により出力を変化させるものであ
る。上述の説明では回転センサーとして使う場合につい
て説明しているが、磁性体の動きが従来のものと比較し
て少なくて済むことからストロークセンサー等としても
使用できることは言うまでもない。

【００１６】実施例においては磁電変換素子としてホー
ル素子と増幅回路等の制御回路を一体にしたホールＩＣ
を使用したものを例に説明したが、この磁電変換素子と
してはホール素子と制御回路を別々に備えたものはもち
ろん、ホール素子以外にも磁気抵抗素子等を備えた回路
を使用してもよい。

【００１７】また複数の磁石により磁界を打ち消しあう
構造であるため、磁石単体の強さには特に関係なくフェ
ライト磁石であっても希土類磁石であっても同様に小形
化できる。

【００１８】

【発明の効果】本発明の磁気センサーにおいては複数の
磁石を設け、互いに磁界を打ち消しあうことによってそ
の中間点に磁束密度が０となる釣合点を設けると共に、
この釣合点付近に磁電変換素子の検出点が位置するよう
にしている。そのため、従来の如き磁石を一つしか使用
しないものと比較して強い磁石と磁電変換素子との距離
を狭めることができるので磁気センサー全体を小形化で
きると同時に、磁性体の動作量が少なくても検出点の磁
束密度の変化をより大きくすることができるので検出対
象となるものの自由度が大きくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気センサーの実施例

【図２】本発明に使用する磁電変換素子の特性図

【図３】従来の磁気センサーの一例

【符号の説明】

１：磁気センサー ２：磁電変換素子（ホール素子） ３Ａ，３Ｂ：磁石 ４Ａ，４Ｂ：スペーサー ５：ケース ６：充填材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁界発生用の磁石と磁電変換素子とを有
   し、磁性体の近接及び離隔による磁界の変化を検知する
   磁気センサーにおいて、前記磁石は少なくとも２個で構
   成されるとともに前記磁電変換素子を検出方向に対して
   挟むように配置し且つ同極同士が向い合うように配置し
   たことを特徴とする磁気センサー。
2. 【請求項２】 前記磁電変換素子の検出点は複数の磁石
   によって磁束密度をほぼ０に設定された部分に配置され
   ていることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ
   ー。