JPH0455718A - 回転数検出器 - 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〉 本発明は、磁気バブル素子を用いた回転数検出器に関す
るものである。更に詳述すると、実願昭６２−１２６９
９１号（以下、先願と記す）に記載された回転数検出器
に用いられるホール素子を配置する手段の改良に関する
ものである。

〈従来の技術〉 磁気バブルを用いた回転数検出器については、本願出願
人が特願昭６１−８１９０１号（先行例１と記す）と、
特願昭６２−２１２２０８号（先行例２と記す）などで
出願し、その原理は広く知られている。

第６図と第８図は磁気バブルを用いた回転数検出器の動
作原理を示す図である。

同図において、磁気バブルチップ１は、磁気バブルを発
生する材料で構成される。磁気バブルは、２枚１組のバ
イアス磁石２から適当な強さの垂直磁界（バイアス磁界
）が加えられると、ＧＧＧ　　（ガドリニウム−ガリウ
ム−ガーネット）上に数μｍエピタキシャル成長させた
垂直磁化膜の中に筒状の形で発生する。バイアス磁石２
は、垂直な一定の磁界を磁気バブルチップ１へ与え、バ
ブル状の磁区を保持する作用を有するものである。

磁気バブルチップ１には、１ｉｆｌｌのパーマロイで構
成された多数個の転送素子３３が、ループ状に形成され
ており（第８図参照）、外部から面内回転磁界ベクトル
Ｈｒ（磁気バブルチップ１に平行な回転磁界ベクトル：
第６図参照）が加えられると、磁気バブル３５ａ、３５
ｂ、３５ｃ、・・・は、この転送素子ループ上を転送さ
れる。

第６図に示す回転磁界ベクトルＨｒは、リング磁石５に
よって与えられる。リング磁石５は、第６図のように複
数の極が着磁された永久磁石である。

このリング磁石５は、図示しない回転シャフトに取付け
られており、この回転シャフトが回転すると、リング磁
石５も回転する。従って、第６図に示す磁界ベクトルＨ
ｒも回転するので、磁気バブルチップ１に面内回転磁界
が加えられる。

磁気バブルチップ１の転送素子ループ上に存在する磁気
バブル３５ａ、３５ｂ、・・・は、１転送素子７′１磁
界回転で転送される。第６図の例では、リング磁石５が
８極にＷ磁されているので、回転シャフトが１回転する
と、磁気バブルは転送素子の４個分を移動する。

転送素子ループ上に設けられる磁気バブルは、先行例２
に記載されているような「メモリホイールの原理」に基
づく特殊ビットパターンに配列されている。この特殊ビ
ットパターンとは、全ビットパターンの成る位置から切
出したある決まった数の連続するビットパターンが他の
どの位置から切出した同じビット数のパターンとも同じ
にならないと言う特徴を持ったパターンである。従って
、成る位置から連続する数ビットのパターンを読み出す
ことで、そのループの転送シフト量（回転シャフトの累
積回転数）を知ることができる。

通常、回転シャフトの回転が停止した際に、累積回転数
の読出し動作が行われる。この読出し動作は、読出しコ
イル３，４と、転送素子ループに設けた磁気バブル検出
器３６で行われる。累積回転数を読出す場合、読出しコ
イル３，４には、図示しない電気回路から位相が９０６
異なる交流電流が加えられるので、回転磁界が発生する
。従って、この回転磁界により、転送素子ループ上の磁
気バブルを強−１的に数ビット分転送させて、磁気バブ
ル検出器３６の所を通過させる。磁気バブル検出器３６
は、読出しコイルより加えられた回転磁界に同期して、
通過する磁気バブルの有無を検出し、磁気バブルが有り
の時は１を、無しの時は、０を出力する。

ここで、累積回転数を読出すために、読出しコイル３，
４から回転磁界を磁気バブルチップ１へ加えると、磁気
バブルチップ１には、現在、静止しているリング磁石５
からの静止磁界と、読出しコイルからの回転磁界が重畳
して加えられる。

方、磁気バブルは、所定の磁界強度範囲を越える（また
は下回る）磁界が加えられると、磁気バブルチップ上で
消失したり、複製したりする。そうなると、上記特殊ビ
ットパターンが破壊され１回転数を測定できなくなる。

そこで、実願昭６２−１２６９９１号の「回転数検出器
」では、読出しコイル３，４から回転磁界を発生させて
いる期間、静止しているリング磁石から磁気バブルチッ
プへ加えられる静止磁界をキャンセルするように工夫し
ている。このキャンセルの動作は、磁気バブルチップ１
へ加えられる静止磁界を２つのホール素子で測定し、こ
の測定磁界に基づきそれを打ち消す値の磁界を読出しコ
イル３．４から新たに発生させるようにしている。

第９図に従来ＩＡｗＩにおけるリング磁石５と、磁気バ
ブルチップ１と、リング磁石の磁界を測定するＸ、Ｙホ
ール素子６．７の位！！関係を示す。磁気バブルチップ
１はプレート２０で支持され、Ｘ。

Ｙホール素子６，７は、プリント板２３上に取付けられ
ている。第９図のように従来装置では、磁気バブルチッ
プ１へ加えられるリング磁石５からの磁界を、リング磁
石５を挾んで反対側に配置したホール素子６．７で測定
し、この測定磁界に基づいて、磁気バブルチップ１へ加
えられる磁界をキャンセルしていた。

説明を加えると、Ｘホール素子７により磁気バブルチッ
プ１へ加えられる磁界ベクトルＨｒのＸ軸成分を測定し
、Ｙホール素子６によりＹ軸成分を測定している。そし
て、このＸ軸成分の磁界をキャンセルする磁界を読出し
コイル３から発生させ、Ｙ軸成分の磁界をキャンセルす
る磁界を読出しコイル４から発生させるようにしている
。

〈発明が解決しようとする課題〉 以上のような従来の回転数検出器には次の課題がある。

磁気バブルチップ１と、Ｘ、Ｙホール素子へ加えられる
リング磁石５からの磁界ベクトルＨｒ（第６図参照）は
、リング磁石５の回転とともに回転するので、この磁界
ベクトルＨｒのＸ軸成分と、Ｙ軸成分は、位相特性を持
つ。従来装ｆ（第９図）では、Ｘ、Ｙホール素子６．７
と、磁気バブルチップ１とは、リング磁石５を挾んで反
対側にある。そして、Ｘ、Ｙホール素子６，７で測定し
たＸ軸磁界成分と、Ｘ軸磁界成分が、磁気バブルチップ
１でのＸ軸磁界成分、Ｘ軸磁界成分と見做しているので
（疑似的）、キャンセルを正確に行うためには、磁気バ
ブルチップ１における磁界の位相と、Ｘ、Ｙホール素子
の磁界の位相を正確に合わせる必要がある。

従来、この位相合わせの調整は、プリント板２３を左右
どちらかへ優かに回転シフトさせる（ブレト２０は固定
）ことで行っていた。しかし、リング磁石５に着磁むら
があるとキャンセルを正確に行うことができない。それ
は、リング磁石５が成る角度で静止している時に、この
位相合わせの調整を行っても、リング磁石が回転して別
の角度で静止した場合、着磁むらのため前に調整した位
相と異なってくるからである。

また、リング磁石５の回転中心と、リング磁石の物理的
中心とが不一致であると、回転磁界に偏心が生じ、この
場合も正確にキャンセルすることができない。

このため従来装置では、磁気バブルチップ１とＸ、Ｙホ
ール素子の位相合わせに多大な調整時間がかかることと
、リング磁石５の均一な着磁とリング磁石の正確な芯出
しが不可欠であること、の問題があった。

本発明の目的は、磁気バブルチップ１とＸ、Ｙホール素
子の位相合わせが不要であり、かつリング磁石５の均一
な着磁とリング磁石の正確な芯出しが不要である回転数
検出器を提供することである。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、上記課題を解決するために 第１の発明は、 複数個の磁気バブルがピットパターンを形成するように
設けられた磁気バブルチップと、この磁気バブルチップ
へ垂直な磁界を加えるバイアス磁石（２）と、 回転シャフトに取付けられ、磁気バブルチップへ平行な
磁界を加えるリング状永久磁石（５）と、回転シャフト
の累積回転数を読出す際に、回転磁界を磁気バブルチッ
プへ加える読出しコイルと、リング状永久磁石の法線に
対し、ホールチップが直角に配置されたＹホール素子と
、ホールチップが平行に配置されたＸホール素子と、ｌ
ｉ１！気バブルチップと、Ｘホール素子と、Ｙホール素
子とを前記リング状永久磁石の同一法線上に配置する支
持体（８）と、 を備えるようにしたものである。

第２の発明は、 第１の発明の構成に加えて、ホールチップ（１２）がバ
イアス磁石が発生する磁界に対して平行となる角度でＹ
ホール素子を前記支持体に取付けるようにしたものであ
る。

〈作用〉 第１の発明では、支持体の作用により、磁気バブルチッ
プと、Ｘホール素子と、Ｙホール素子とは、リング状永
久磁石の同一法線上に配置される。

従って、磁気バブルチップにおける磁界と、Ｘ。

Ｙホール素子における磁界とは疑似的な同一でなく完全
同一の位相となるので、磁気バブルチップ１とＸ、Ｙホ
ール素子の位相合わせが不要であり、かつリング磁石５
の均一な着磁とリング磁石の正確な芯出しも不要となる
。

第２の発明では、Ｙホール素子は、そのホールチップ１
２がバイアス磁石２が発生する磁界に対して平行となる
ように支持体に取付けられているので、バイアス磁界に
対してその検出感度は、極めて小さい。従って、バイア
ス磁界の強度が温度係数により変動しても、その影響を
受けない。

〈実施例ン 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

１１図は本発明に係る回転数検出器の要部断面図、第２
図は第１図の平面図、第３図は第１図における磁力線を
示した図、第４図は本発明に係る回転数検出器の要部構
成例を示す図、第５図はＹホール素子周辺の磁界を説明
する図である。

第１図と第２図を参照して第１の発明から説明する。第
１図は、第６図装置を縦に切った断面図に相当する図で
あり、第２図はこの平面図である。

第１の発明が、従来装置！（第９図）と異なる点は、磁
気バブルチップ１と、Ｘホール素子７と、Ｙホール素子
６とをリング磁石５の同一法１１Ｌ１（第２図参照）上
に配置する支持体８を備えた点である。

なお、この支持体８は、第１図に示す如く、この他にバ
イアス磁石２と読出しコイル３．４を近接して支持する
ようにしている。

そして、第２図に示す如く、Ｙホール素子６は、リング
磁石５の法線Ｌ１に対し、ホールチップ１２（第７図で
後述する）が直角となるような角度で配置され、Ｘホー
ル素子７は、ホールチップ１２が法線［１に対し平行と
なる角度で配置される。ここで、法線Ｌ１の方向をＹ軸
、法１ＩＬ１と直角の方向をＸ軸とすると、Ｙホール素
子６は、ＹＩ［異成分を測定し、Ｘホール素子７は、Ｘ
軸磁界成分を測定することになる。その理由を第７図を
用いて説明する。

第７図は、ホール素子の感度方向を説明する図である。

ホール素子は、第７図のような外観例をしており、モー
ルド１１の中に板状のホールチップ１２が設けられてい
る。そして、このホールチップ１２と直角な方向Ｄ１の
磁界に対しては、最も感度が大きく、逆にホールチップ
１２と平行な方向０２の磁界に対しては、最も感度が小
さい（磁界の検出をしない）。従って、Ｙホール素子６
は、Ｙ軸磁界成分を測定し、Ｘホール素子７は、Ｘ軸磁
界成分を測定することになる。

なお、Ｘ、Ｙホール素子７．６は、磁気バブルチップ１
へ加えられるリング磁石５の磁界強度を測定するための
ものであるから、支持体８の作用により、磁気バブルチ
ップ２へ近接して配置される。

このように第１の発明では、磁気バブルチップ１と、Ｘ
ホール素子７と、Ｙホール素子６とは、リング磁石５の
同一法１１１Ｌ１上に配置される。従って、磁気バブル
チップ１における磁界と、Ｘ、Ｙホール素子７，６にお
ける磁界とは、同一方向の同一磁力線に関するものなの
で同一位相となる。

一方、従来装置（第９図）は、磁気バブルチップ１を通
過する磁力線とは、異なる方向に向かう興なる磁力線を
ホール素子で測定したことになる。

これに対して、本発明におけるＸ、Ｙホール素子で測定
する磁界は、磁気バブルチップ１へ加えられる磁界その
ものを測定することになる。ただし、磁気バブルチップ
１と、Ｘ、Ｙホール素子７゜６とは、第１図、第２図の
如く同一地点でないため、厳密に言えば、優か・な磁界
誤差は存在するが、従来例（第９図）と比較すれば、本
発明は、×。

Ｙホール素子で磁気バブルチップ１の磁界そのものを測
定していると言ってよい。

従って、Ｘ、Ｙホール素子の位相合わせは不要であり、
かつリング磁石５の均一なＷ磁とリング磁石の正確な芯
出しも不要である。

なお、ホール素子をバイアス磁石の上下に配置した理由
は、ＸＹＹホール素子共にリング磁石に近付け、ホール
素子の測定磁界による出力信号を大きくするためである
。

第２の発明は、第１の発明の１部を改良したものである
。

これを第３図を参照して説明する。第３図は、第１図に
おいて発生している磁力線を示したものである（なお、
読出しコイル３．４と磁気バブルチップ１の図示は省略
）。

第３図より、ＬＲはリング磁石５から発生する静止磁界
の磁力線の例であり、１Ｂはバイアス磁石２から発生す
る磁力線の例である。

ここでＸホール素子７は、第２図に示す平面図（実線）
から分るように、バイアス磁石２の中央部（対象軸上の
位置）に設ることができるので、第３図に示す磁力線Ｌ
Ｂ　　（バイアス磁界）は、Ｙホール素子７のホールチ
ップ１２に対して平行となる。従って、Ｘホール素子７
の測定磁界は、バイアス磁石２により影響されない。

一方、Ｙホール素子６は、第３図の磁力線ＬＢで示すよ
うな角度（ホールチップ１２に対し直角成分を持った角
度）でバイアス磁石２からの磁界を常に受けているので
、この磁界に対して成る感度で出力する。即ら、Ｙホー
ル素子６は、測定しようとしているリング磁石５からの
磁界に、バイアス磁石２からの磁界を重畳して出力して
いる。しかし、このバイアス磁石２からの磁界は、一定
であり、あたかもオフセットとして作用するため、Ｙホ
ール素子６の出力信号を増幅するアンプで電気的にキャ
ンセルすることができ、通常の動作において問題はない
。

しかし、バイアス磁石２には、０２％／℃程度の温度係
数があり、温度が変化するとバイアス磁石２からＹホー
ル素子へ加えられる磁界も変化する。従って、前２アン
プにおいて電気的にキャンセルした値と異なってくるた
め、温度で変化した分については、キャンセルすること
ができず誤差となる。

第４図は、第３図と対応する図であり（リング磁石５の
図示は省略）、第１の発明（第３図）と異なる点は、Ｙ
ホール素子の取付は角度θである。

即ち、第３図はバイアス磁石２の面に対し、θ−００の
角度（即ち、バイアス磁石２に対して直角）でＹホール
素子６を取付けていたが、第２の発明では、第４図と第
５図で説明するように、Ｙホール素子６のホールチップ
１２が、バイアス磁界に対して平行となる角度θで支持
体８に取付けられる。

第４図に示す角度θについて、第５図を参照しながら説
明する。第５図の如くバイアス磁石２には、Ｎ極からＳ
極へ向かう磁力線Ｌ８が走っているので、第５図の２１
点にＹホール素子を配置すると、角度θでバイアス磁界
強度Ｈ８を受ける。

そこで第５図に示す、Ｐ１点でのＸ軸方向の磁界成分Ｈ
ｏと、バイアス磁界強度Ｈｅを例えば磁気測定器で測定
する。なお、バイアス磁界強度Ｈｅは、Ｐ１点において
磁気測定器で測定した最大値である。その結果、第５図
より θ−ａｒｃ　ｓｉｎ　　（Ｈｏ　／ＨＢ　）　　　　　
　　（１）で求めることができる。

（１）式で示す角度θとなるように、第４図の如く、Ｙ
ホール素子６を支持体８に取付けると、ホールチップ１
２は、バイアス磁石２が発生する磁界（ＬＢ　）に対し
て平行となる。従って、Ｙホール素子６の検出感度は、
バイアス磁界に対して極めて小さい。従って、バイアス
磁界の強度が温度係数により変動しても、その影響を受
けない。

〈本発明の効果〉 以上述べたように、第１の発明によれば、磁気バブルチ
ップ１とＸ、Ｙホール素子の位相合わせが不要であり、
かつリング磁石５の均一な着磁とリング磁石の正確な芯
出しが不要である。また、磁気バブルチップとＸ、Ｙホ
ール素子が１つの構造体になっているため、振動や衝撃
が加わった場合でも、互いの一関係に変動は生ぜず、常
に正確な磁界キャンセルを行うことができる。

また、第２の発明では、第１の発明で得られる効果の他
にバイアス磁界の強度が温度係数により変動しても、そ
の影響を受けない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る回転数検出器の要部断面図、第２
図は第１図の平面図、第３図は第１図における磁力線を
示した図、第４図は本発明に係る回転数検出器の要部構
成例を示す図、第５図はＹホール素子周辺の磁界を説明
する図である。第６図と第８図は磁気バブルを利用した
回転数検出器の原理図、第７図はホール素子の構成を示
す図、第９図は従来例を説明する図である。 １・・・磁気バブルチップ、２・・・バイアス磁石、３
゜４・・・読出しコイル、５・・・リング磁石、６・・
・Ｙホ−ル素子、 ７・・・Ｘホール素子、 １２・・・ホールチップ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個の磁気バブルがビットパターンを形成する
   ように設けられた磁気バブルチップと、この磁気バブル
   チップへ垂直な磁界を加えるバイアス磁石（２）と、 回転シャフトに取付けられ、磁気バブルチップへ平行な
   磁界を加えるリング状永久磁石（５）と、回転シャフト
   の累積回転数を読出す際に、回転磁界を磁気バブルチッ
   プへ加える読出しコイルと、リング状永久磁石の法線に
   対し、ホールチップが直角に配置されたＹホール素子と
   、ホールチップが平行に配置されたＸホール素子と、 磁気バブルチップと、Ｘホール素子と、Ｙホール素子と
   を前記リング状永久磁石の同一法線上に配置する支持体
   （８）と、 を備えた回転数検出器。
2. （２）ホールチップ（１２）がバイアス磁石が発生する
   磁界に対して平行となる角度でＹホール素子を前記支持
   体に取付けた請求項（１）記載の回転数検出器。