JPH05297083A - 磁界感応装置 - Google Patents
磁界感応装置Info
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- JPH05297083A JPH05297083A JP3159778A JP15977891A JPH05297083A JP H05297083 A JPH05297083 A JP H05297083A JP 3159778 A JP3159778 A JP 3159778A JP 15977891 A JP15977891 A JP 15977891A JP H05297083 A JPH05297083 A JP H05297083A
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- magnetic field
- sensitive device
- coercive force
- magnetic
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 特に回転方向認識を有する回転数発信器また
は直線変位発信器に用いる磁界感応装置を、薄膜技術に
より構造化の精度および磁気的特性の再現性への高度な
要求を満たし、また比較的経済的な量産を可能にするよ
うに構成する。 【構成】 磁界センサ3、3′が少なくとも1つの直列
配置(アレイ)にまとめられており、その際に直列配置
に属する磁界センサのコイル巻線7とストリップ形状を
有する強磁性の要素部分13、14とが薄膜構造として
非磁性材料から成る基板4の上に構成されている。
は直線変位発信器に用いる磁界感応装置を、薄膜技術に
より構造化の精度および磁気的特性の再現性への高度な
要求を満たし、また比較的経済的な量産を可能にするよ
うに構成する。 【構成】 磁界センサ3、3′が少なくとも1つの直列
配置(アレイ)にまとめられており、その際に直列配置
に属する磁界センサのコイル巻線7とストリップ形状を
有する強磁性の要素部分13、14とが薄膜構造として
非磁性材料から成る基板4の上に構成されている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、それぞれコイル巻線に
より囲まれており軸線方向に延びている2つの強磁性の
要素部分から成る結合要素を含んでいる複数の磁界セン
サを有する磁界感応装置であって、前記要素部分がそれ
ぞれ軸線方向に位置する磁化容易方向を有する一軸の磁
気的異方性を有し、また、外部のスイッチング磁界によ
り小さいほうの保磁力を有する要素部分のなかにのみ自
発性の磁化切換を生じさせ、それにより、相応の電圧パ
ルスを対応付けられているコイル巻線のなかに発生させ
るように、前記磁化容易方向に相い異なる保磁力を有す
る材料から成っている磁界感応装置に関する。
より囲まれており軸線方向に延びている2つの強磁性の
要素部分から成る結合要素を含んでいる複数の磁界セン
サを有する磁界感応装置であって、前記要素部分がそれ
ぞれ軸線方向に位置する磁化容易方向を有する一軸の磁
気的異方性を有し、また、外部のスイッチング磁界によ
り小さいほうの保磁力を有する要素部分のなかにのみ自
発性の磁化切換を生じさせ、それにより、相応の電圧パ
ルスを対応付けられているコイル巻線のなかに発生させ
るように、前記磁化容易方向に相い異なる保磁力を有す
る材料から成っている磁界感応装置に関する。
【0002】
【従来の技術】刊行物“シーメンス研究開発報告”、第
15巻(1986)、第3号、第135〜144頁に
は、大きいバルクハウゼン跳躍の速い伝播に基づく強磁
性ワイヤーのなかの自発性のスイッチング効果が報告さ
れている。相応のワイヤーはたとえば特別な強磁性材料
から成るいわゆる“ヴィーガンド‐ワイヤー(Wiegand W
ire)”である。特に特殊なパルスワイヤーもこのような
スイッチング効果を可能にする。このようなパルスワイ
ヤーはワイヤー状のコアおよびこれを包囲する外被から
成っている結合要素である。その際にコアは比較的軟磁
性の(ほぼ02A/cmと20A/cmとの間の保磁力
HC1を有する)材料から成っている。このコアのなかに
外部磁界、いわゆるスイッチング磁界により急速な跳躍
状の磁束変化、従ってまた磁化方向の反転を生じさせる
ためには、コアはさらにその長手方向または軸線方向に
位置する磁化容易方向を有する際立った一軸の磁気的異
方性を有していなければならない。さらにコアの比較的
短い長さにおいて望ましくない終端磁区の形成が回避さ
れるように、外被に対しては、コアを永久的に磁化し得
るように、比較的磁気的に硬い(少なくとも30A/c
mの保磁力HC2を有する)材料が選定される。
15巻(1986)、第3号、第135〜144頁に
は、大きいバルクハウゼン跳躍の速い伝播に基づく強磁
性ワイヤーのなかの自発性のスイッチング効果が報告さ
れている。相応のワイヤーはたとえば特別な強磁性材料
から成るいわゆる“ヴィーガンド‐ワイヤー(Wiegand W
ire)”である。特に特殊なパルスワイヤーもこのような
スイッチング効果を可能にする。このようなパルスワイ
ヤーはワイヤー状のコアおよびこれを包囲する外被から
成っている結合要素である。その際にコアは比較的軟磁
性の(ほぼ02A/cmと20A/cmとの間の保磁力
HC1を有する)材料から成っている。このコアのなかに
外部磁界、いわゆるスイッチング磁界により急速な跳躍
状の磁束変化、従ってまた磁化方向の反転を生じさせる
ためには、コアはさらにその長手方向または軸線方向に
位置する磁化容易方向を有する際立った一軸の磁気的異
方性を有していなければならない。さらにコアの比較的
短い長さにおいて望ましくない終端磁区の形成が回避さ
れるように、外被に対しては、コアを永久的に磁化し得
るように、比較的磁気的に硬い(少なくとも30A/c
mの保磁力HC2を有する)材料が選定される。
【0003】磁界センサの一部分としての相応のパルス
ワイヤーによりスイッチング装置が構成され得る。その
ためにワイヤーはワイヤーを包囲する、磁界センサの別
の部分としてのコイル巻線のなかに位置している。パル
スワイヤーのコアのなかに外部のスイッチング磁界によ
り自発性の磁化切替が特定の磁界強度しきい値の上方超
過の際に生ぜしめられると(たとえば図書“強磁性学(F
erromagnetismus)”、E.Kneller 著、スプリンガー出
版、1962年、特に第401〜408頁参照)、コイ
ル巻線のなかに電圧パルスが誘導される。この電圧パル
スは次いで、コイル巻線の後に対応付けられている評価
電子回路により制御またはスイッチング過程をレリーズ
し得る。ほぼ50ないし300μmの直径を有するこの
ようなパルスワイヤーはこうして別の補助エネルギーな
しにたとえば回転数発信器、直線変位発信器または直線
電流値限界発信器のような多数のセンサ課題に対するし
きい値スイッチとして、磁界測定のために、または磁界
感応キーとして使用され得る。
ワイヤーによりスイッチング装置が構成され得る。その
ためにワイヤーはワイヤーを包囲する、磁界センサの別
の部分としてのコイル巻線のなかに位置している。パル
スワイヤーのコアのなかに外部のスイッチング磁界によ
り自発性の磁化切替が特定の磁界強度しきい値の上方超
過の際に生ぜしめられると(たとえば図書“強磁性学(F
erromagnetismus)”、E.Kneller 著、スプリンガー出
版、1962年、特に第401〜408頁参照)、コイ
ル巻線のなかに電圧パルスが誘導される。この電圧パル
スは次いで、コイル巻線の後に対応付けられている評価
電子回路により制御またはスイッチング過程をレリーズ
し得る。ほぼ50ないし300μmの直径を有するこの
ようなパルスワイヤーはこうして別の補助エネルギーな
しにたとえば回転数発信器、直線変位発信器または直線
電流値限界発信器のような多数のセンサ課題に対するし
きい値スイッチとして、磁界測定のために、または磁界
感応キーとして使用され得る。
【0004】冒頭に記載した特徴を有する複数のこのよ
うな磁界センサを有する磁界感応装置はたとえば“パル
スワイヤーを有するSIPULS回転数発信器”に関す
るシーメンス社のパンフレットから公知である。この装
置は電動機の軸と結合された発信器車の上に位置するセ
ットおよびリセット磁石の対を含んでいる。これらの磁
石は発信器車の回転の際に複数の位置固定の磁界センサ
の側を通過させられる。いまたとえば1つのセット磁石
が磁界センサに近接すると、そのパルスワイヤーのなか
でスイッチング磁界が上方超過され、またパルスワイヤ
ーの周りに巻かれているコイル巻線のなかに電圧パルス
が発生される。続いてパルスワイヤーはリセット磁石の
リセット磁界により再び磁気的初期位置にもたらされ
る。すなわち電圧パルスは、セット磁石がパルスワイヤ
ーに近接する場合にのみ生ずる。公知の装置では複数の
このような磁界センサが存在しているので、回転方向が
磁界センサにおいて発生される電圧パルスの順序により
認識され得る。
うな磁界センサを有する磁界感応装置はたとえば“パル
スワイヤーを有するSIPULS回転数発信器”に関す
るシーメンス社のパンフレットから公知である。この装
置は電動機の軸と結合された発信器車の上に位置するセ
ットおよびリセット磁石の対を含んでいる。これらの磁
石は発信器車の回転の際に複数の位置固定の磁界センサ
の側を通過させられる。いまたとえば1つのセット磁石
が磁界センサに近接すると、そのパルスワイヤーのなか
でスイッチング磁界が上方超過され、またパルスワイヤ
ーの周りに巻かれているコイル巻線のなかに電圧パルス
が発生される。続いてパルスワイヤーはリセット磁石の
リセット磁界により再び磁気的初期位置にもたらされ
る。すなわち電圧パルスは、セット磁石がパルスワイヤ
ーに近接する場合にのみ生ずる。公知の装置では複数の
このような磁界センサが存在しているので、回転方向が
磁界センサにおいて発生される電圧パルスの順序により
認識され得る。
【0005】しかし、公知のパルスワイヤーおよびそれ
を包囲するコイル巻線は比較的大きい費用によってのみ
製造可能であり、またさらにワイヤーのなかに磁気的特
性、特に要求される異方性を十分な正確さで再現可能に
設定するのに困難を伴う。その結果、磁気感応装置のな
かの等しい構成の磁界センサから発生れさるパルスがし
ばしば全く相い異なっている。
を包囲するコイル巻線は比較的大きい費用によってのみ
製造可能であり、またさらにワイヤーのなかに磁気的特
性、特に要求される異方性を十分な正確さで再現可能に
設定するのに困難を伴う。その結果、磁気感応装置のな
かの等しい構成の磁界センサから発生れさるパルスがし
ばしば全く相い異なっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に記載した特徴を有する磁界感応装置を、前記の問題点
が回避されているように構成することである。
に記載した特徴を有する磁界感応装置を、前記の問題点
が回避されているように構成することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
れば、磁界センサが少なくとも1つの直列配置(アレ
イ)にまとめられており、その際に直列配置に属する磁
界センサのコイル巻線とストリップ形状を有する強磁性
の要素部分とが薄膜構造として非磁性材料から成る基板
の上に構成されていることにより達成される。
れば、磁界センサが少なくとも1つの直列配置(アレ
イ)にまとめられており、その際に直列配置に属する磁
界センサのコイル巻線とストリップ形状を有する強磁性
の要素部分とが薄膜構造として非磁性材料から成る基板
の上に構成されていることにより達成される。
【0008】本発明による磁界感応装置の有利な実施例
は請求項2以下にあげられている。
は請求項2以下にあげられている。
【0009】
【発明の効果】本発明による磁界感応装置の利点は特
に、薄膜技術が構造化の精度および磁気的特性の再現性
への高度な要求を満たすことができ、また比較的経済的
な量産を可能にすることにある。従って、大きい横方向
分解能および確定されたパルス比を有するセンサが構成
され得るので、それらは直列配置のなかで等価の要素を
なす。このような直列配置により、特に回転方向認識を
有する回転数発信器または直線変位発信器が有利に構成
され得る。
に、薄膜技術が構造化の精度および磁気的特性の再現性
への高度な要求を満たすことができ、また比較的経済的
な量産を可能にすることにある。従って、大きい横方向
分解能および確定されたパルス比を有するセンサが構成
され得るので、それらは直列配置のなかで等価の要素を
なす。このような直列配置により、特に回転方向認識を
有する回転数発信器または直線変位発信器が有利に構成
され得る。
【0010】
【実施例】以下、図面に示されている実施例により本発
明を一層詳細に説明する。以下ではセンサ装置と呼ばれ
る本発明による磁界感応装置の、図1に平面図で示され
ている部分は2つの実際上同一の磁界センサ3および
3′を示している。これらの磁界センサは互いにたとえ
ば01mmと1mmとの間の間隔aをおかれている。本
発明によるセンサ装置は一般に図1中に示されているも
のよりもはるかに多数の磁界センサを有する。すべての
これらの磁界センサは本発明により薄膜技術で詳細には
示されていない非磁性材料から成る基板4の上に作成さ
れており、またそこで直列配置いわゆる“アレイ”を形
成すべきである。その際にアレイとは、基板の表面上の
少なくともほぼ同一構造のセンサの比較的密な配置を意
味する。この直列配置のうち以下では基板4の縁に位置
する磁界センサ3が一層詳細に説明されている。
明を一層詳細に説明する。以下ではセンサ装置と呼ばれ
る本発明による磁界感応装置の、図1に平面図で示され
ている部分は2つの実際上同一の磁界センサ3および
3′を示している。これらの磁界センサは互いにたとえ
ば01mmと1mmとの間の間隔aをおかれている。本
発明によるセンサ装置は一般に図1中に示されているも
のよりもはるかに多数の磁界センサを有する。すべての
これらの磁界センサは本発明により薄膜技術で詳細には
示されていない非磁性材料から成る基板4の上に作成さ
れており、またそこで直列配置いわゆる“アレイ”を形
成すべきである。その際にアレイとは、基板の表面上の
少なくともほぼ同一構造のセンサの比較的密な配置を意
味する。この直列配置のうち以下では基板4の縁に位置
する磁界センサ3が一層詳細に説明されている。
【0011】磁界センサ3は主として層状の結合要素6
とこの要素を包囲するコイル巻線7とから成っている。
層状の結合要素6は軸線Aの方向に、一般に1mmを越
え、またたとえば2cmを越えない長さLを有する。軸
線Aに対して垂直に測った結合要素の幅Bは数μmない
し1mmである。軸線Aに対して垂直なコイル巻線7の
幅Wは一般に幅Bの15ないし3倍の範囲内である。そ
の際に幅Wの最小値は大きさWMIN=B+20μmを下
方超過してはならない。こうして予め定められた面の上
に有利に相応に多数の磁界センサを1つのアレイとして
配置することができる。結合要素6の長さL、コイル巻
線7の個々の巻線の導体幅bならびに巻線ピッチsはそ
の場合に巻線の可能な巻数を決定する。一般に導体幅b
は数μmのオーダーであり、また巻線ピッチsは10μ
mを越えない。こうしてたとえば3μmの巻線ピッチ
s、1μmの導体幅bおよび3mmの長さLでは巻線7
の約1000の巻数が実現され得る。
とこの要素を包囲するコイル巻線7とから成っている。
層状の結合要素6は軸線Aの方向に、一般に1mmを越
え、またたとえば2cmを越えない長さLを有する。軸
線Aに対して垂直に測った結合要素の幅Bは数μmない
し1mmである。軸線Aに対して垂直なコイル巻線7の
幅Wは一般に幅Bの15ないし3倍の範囲内である。そ
の際に幅Wの最小値は大きさWMIN=B+20μmを下
方超過してはならない。こうして予め定められた面の上
に有利に相応に多数の磁界センサを1つのアレイとして
配置することができる。結合要素6の長さL、コイル巻
線7の個々の巻線の導体幅bならびに巻線ピッチsはそ
の場合に巻線の可能な巻数を決定する。一般に導体幅b
は数μmのオーダーであり、また巻線ピッチsは10μ
mを越えない。こうしてたとえば3μmの巻線ピッチ
s、1μmの導体幅bおよび3mmの長さLでは巻線7
の約1000の巻数が実現され得る。
【0012】薄膜技術でたとえばセンサ3のような相応
の磁界センサを製造するためには、先ず基板4の上に、
たとえば軸線Aに対して斜めに延びている互いに平行
な、適当な導体材料、たとえばCu、AgまたはAuか
ら成る巻線7の下側導体部分7aが析出される。その上
にこれらの導体部分に対して絶縁されて、結合要素6を
形成する種々の強磁性材料から成る層列が載せられ、ま
た続いて絶縁される。下側導体部分7aおよび結合要素
6から成るこの構造の上に次いで軸線Aに対してほぼ垂
直に延びている上側導体部分7bが構成され、上側導体
部分7bはその際に相応の下側導体部分7aとコイル巻
線7の縁範囲内で接触させられる。この接触を容易にす
るため、下側導体部分7aの相応の接触範囲が比較的大
きい面積の接触帯、いわゆる“接触パッド”として構成
されることは有利である。図1にはこれらの接触範囲の
うち、図示を簡単にするため、ただ1つが詳細に示され
ており、また参照符号9を付されている。センサ装置2
の縁に位置するコイル巻線7の外側の端7cが同じくこ
のような大きい面積の接触範囲として構成されることは
目的にかなっている。すべての直列配置の相応の接触範
囲で後に対応付けられている評価電子回路の電気的接続
導体も終端している。これらの接続導体のうち図面には
磁界センサの接触範囲7cと接続されている導体のみが
参照符号10を付して示されている。さらに直列配置の
個々の磁界センサは互いに相応の導体帯を介して一括接
続されている。図面には隣接する磁界センサ3および
3′の接続個所7dおよび7c′の間のこれらの接続導
体帯11のみが示されている。直列配置のすべての導体
帯11は有利に上側導体部分7bと一緒に同一の作業工
程で作成され得る。
の磁界センサを製造するためには、先ず基板4の上に、
たとえば軸線Aに対して斜めに延びている互いに平行
な、適当な導体材料、たとえばCu、AgまたはAuか
ら成る巻線7の下側導体部分7aが析出される。その上
にこれらの導体部分に対して絶縁されて、結合要素6を
形成する種々の強磁性材料から成る層列が載せられ、ま
た続いて絶縁される。下側導体部分7aおよび結合要素
6から成るこの構造の上に次いで軸線Aに対してほぼ垂
直に延びている上側導体部分7bが構成され、上側導体
部分7bはその際に相応の下側導体部分7aとコイル巻
線7の縁範囲内で接触させられる。この接触を容易にす
るため、下側導体部分7aの相応の接触範囲が比較的大
きい面積の接触帯、いわゆる“接触パッド”として構成
されることは有利である。図1にはこれらの接触範囲の
うち、図示を簡単にするため、ただ1つが詳細に示され
ており、また参照符号9を付されている。センサ装置2
の縁に位置するコイル巻線7の外側の端7cが同じくこ
のような大きい面積の接触範囲として構成されることは
目的にかなっている。すべての直列配置の相応の接触範
囲で後に対応付けられている評価電子回路の電気的接続
導体も終端している。これらの接続導体のうち図面には
磁界センサの接触範囲7cと接続されている導体のみが
参照符号10を付して示されている。さらに直列配置の
個々の磁界センサは互いに相応の導体帯を介して一括接
続されている。図面には隣接する磁界センサ3および
3′の接続個所7dおよび7c′の間のこれらの接続導
体帯11のみが示されている。直列配置のすべての導体
帯11は有利に上側導体部分7bと一緒に同一の作業工
程で作成され得る。
【0013】図2には図1の磁界センサ3の層状の結合
要素6の原理的な構成が斜視図で概要を示されている。
結合要素はその際に少なくとも2つの上下に配置された
ストリップ状の要素部分13および14から成る層シス
テムにより形成される。要素部分13および14から成
る層システムの具体的な構成の可能性は“相い異なる保
磁力の部分を有するスイッチング装置の磁界センサ”と
いう名称の1990年4月24日付けの未公開のドイツ
連邦共和国特許出願第P4013016.9号明細書に示されてい
る。すなわちこの層システムの、以下で磁石層13およ
び14と呼ばれる両要素部分は、軸線Aの方向に位置す
る磁化容易方向および(この磁化容易方向にみて)種々
の保磁力HC1またはHC2を有するそれぞれ1つの際立っ
た一軸の磁気的異方性を有する相い異なる強磁性材料か
ら成っているべきである。この際に磁石層13の保磁力
HC1は磁石層14の保磁力HC2よりもはるかに小さく、
好ましくは少なくとも比5だけ小さくなければならな
い。一般に磁石層13に対しては、10A/cm以下、
好ましくは1A/cm以下の保磁力HC1を有する軟磁性
の材料が適している。このような材料の例は重量比で4
9%のCoおよび重量比で2%のVを有するCoVFe
合金または重量比で約80%のNiを有するNiFe合
金である。それに対して磁石層14に対しては磁気的に
より硬い材料、特に50A/cm以上、好ましくは10
0A/cm以上の保磁力HC2を有する材料を選択しなけ
ればならない。相応の材料はたとえばCoPt、CoN
iまたはNiCoFe合金である。
要素6の原理的な構成が斜視図で概要を示されている。
結合要素はその際に少なくとも2つの上下に配置された
ストリップ状の要素部分13および14から成る層シス
テムにより形成される。要素部分13および14から成
る層システムの具体的な構成の可能性は“相い異なる保
磁力の部分を有するスイッチング装置の磁界センサ”と
いう名称の1990年4月24日付けの未公開のドイツ
連邦共和国特許出願第P4013016.9号明細書に示されてい
る。すなわちこの層システムの、以下で磁石層13およ
び14と呼ばれる両要素部分は、軸線Aの方向に位置す
る磁化容易方向および(この磁化容易方向にみて)種々
の保磁力HC1またはHC2を有するそれぞれ1つの際立っ
た一軸の磁気的異方性を有する相い異なる強磁性材料か
ら成っているべきである。この際に磁石層13の保磁力
HC1は磁石層14の保磁力HC2よりもはるかに小さく、
好ましくは少なくとも比5だけ小さくなければならな
い。一般に磁石層13に対しては、10A/cm以下、
好ましくは1A/cm以下の保磁力HC1を有する軟磁性
の材料が適している。このような材料の例は重量比で4
9%のCoおよび重量比で2%のVを有するCoVFe
合金または重量比で約80%のNiを有するNiFe合
金である。それに対して磁石層14に対しては磁気的に
より硬い材料、特に50A/cm以上、好ましくは10
0A/cm以上の保磁力HC2を有する材料を選択しなけ
ればならない。相応の材料はたとえばCoPt、CoN
iまたはNiCoFe合金である。
【0014】これらの磁石層13および14は薄膜技術
の公知の方法に従って、たとえば蒸着、スパッタリング
または電解析出によりそれぞれ1μmと10μmとの間
の厚みD1またはD2で製造される。所望の一軸の異方性
は有利に公知の仕方で形状異方性および(または)拡散
異方性および(または)応力異方性により設定され得
る。たとえばスパッタリング法を用いると、スパッタリ
ングの間の加熱およびそれに続く冷却の際に磁石層およ
びその下に位置する基板の相い異なる熱膨脹に基づいて
生ずる大きい機械的応力が有利に利用され得る。また、
層の中の応力はスパッタリングパラメータによても直接
影響され得る。さらに層のなかで引張応力が材料の正の
飽和磁気歪に基づいて、または圧縮応力が負の飽和磁気
歪に基づいて軸線Aの方向の応力異方性に通じ得る。従
って、飽和磁気歪λSが零に等しくない材料、特に|λS
|>10-6の材料を選択することは有利である。
の公知の方法に従って、たとえば蒸着、スパッタリング
または電解析出によりそれぞれ1μmと10μmとの間
の厚みD1またはD2で製造される。所望の一軸の異方性
は有利に公知の仕方で形状異方性および(または)拡散
異方性および(または)応力異方性により設定され得
る。たとえばスパッタリング法を用いると、スパッタリ
ングの間の加熱およびそれに続く冷却の際に磁石層およ
びその下に位置する基板の相い異なる熱膨脹に基づいて
生ずる大きい機械的応力が有利に利用され得る。また、
層の中の応力はスパッタリングパラメータによても直接
影響され得る。さらに層のなかで引張応力が材料の正の
飽和磁気歪に基づいて、または圧縮応力が負の飽和磁気
歪に基づいて軸線Aの方向の応力異方性に通じ得る。従
って、飽和磁気歪λSが零に等しくない材料、特に|λS
|>10-6の材料を選択することは有利である。
【0015】さらに図2に示されているように、高保磁
力の磁石層14の磁化M2は軸線Aの方向に位置してい
る。この層は、この場合に、軟磁性の磁石層13の範囲
内でその図面中に示されている磁化M1に対して平行に
位置している漏れ磁界を発生する。磁化M1およびM2の
方向は図面中に矢印により示されている。
力の磁石層14の磁化M2は軸線Aの方向に位置してい
る。この層は、この場合に、軟磁性の磁石層13の範囲
内でその図面中に示されている磁化M1に対して平行に
位置している漏れ磁界を発生する。磁化M1およびM2の
方向は図面中に矢印により示されている。
【0016】図3には結合要素6に対して付属のヒステ
リシス曲線がダイアグラムとして示されている。その際
に横軸には結合要素に作用する外部磁界の磁界の強さH
が、また縦軸には磁石層13のなかで観測すべき磁化M
1が記入されている。この磁石層の磁化切換のために公
知の仕方(たとえば前記の刊行物“シーメンス研究開発
報告”参照)で逆磁界H(外部のスイッチング磁界)が
磁化M2に対して平行に与えられ、それによって特定の
しきい値磁界HSの到達の際に磁石層13を通って磁化
切換フロントが走り、この磁化切換フロントがそれを包
囲するコイル巻線のなかに相応の電圧を誘導し、また磁
化M1を反転する。続いて磁石層13が公知の仕方でリ
セット磁界により図2中に示されている初期状態に再び
戻される。
リシス曲線がダイアグラムとして示されている。その際
に横軸には結合要素に作用する外部磁界の磁界の強さH
が、また縦軸には磁石層13のなかで観測すべき磁化M
1が記入されている。この磁石層の磁化切換のために公
知の仕方(たとえば前記の刊行物“シーメンス研究開発
報告”参照)で逆磁界H(外部のスイッチング磁界)が
磁化M2に対して平行に与えられ、それによって特定の
しきい値磁界HSの到達の際に磁石層13を通って磁化
切換フロントが走り、この磁化切換フロントがそれを包
囲するコイル巻線のなかに相応の電圧を誘導し、また磁
化M1を反転する。続いて磁石層13が公知の仕方でリ
セット磁界により図2中に示されている初期状態に再び
戻される。
【0017】このような外部のリセット磁界は、硬磁性
の磁石層14に対して、残留磁気Mr2が十分に大きい材
料が選定されるならば、省略され得る。すなわち図3の
ダイアグラムの基礎となっている磁化比にくらべての残
留磁気Mr2の増大は正の横軸方向のヒステリシス曲線の
ずれに現れ、また相応のダイアグラムとして図4に示さ
れている。このことは、たとえば図5の断面図に示され
ている回転数発信器16に対して、本発明によるセンサ
装置2のなかでパルス電圧Uを発生するために、極性N
(北極)の(棒)磁石17のみが必要であることを意味
する。しかしながらスイッチング磁界HSは図3のダイ
アグラムの比にくらべて相応に高められていなければな
らない。
の磁石層14に対して、残留磁気Mr2が十分に大きい材
料が選定されるならば、省略され得る。すなわち図3の
ダイアグラムの基礎となっている磁化比にくらべての残
留磁気Mr2の増大は正の横軸方向のヒステリシス曲線の
ずれに現れ、また相応のダイアグラムとして図4に示さ
れている。このことは、たとえば図5の断面図に示され
ている回転数発信器16に対して、本発明によるセンサ
装置2のなかでパルス電圧Uを発生するために、極性N
(北極)の(棒)磁石17のみが必要であることを意味
する。しかしながらスイッチング磁界HSは図3のダイ
アグラムの比にくらべて相応に高められていなければな
らない。
【0018】図5に示されている回転数発信器16では
公知の実施例から出発される(たとえば前記の刊行物
“シーメンス研究開発報告”参照)。この回転数発信器
は発信器車とも呼ばれる円形の断面を有する非磁性のホ
ルダー18を含んでおり、このホルダーはたとえば電動
機の回転軸に取り付けられており、また(棒)磁石17
を収容する役割をする。この磁石はその際にホルダーの
周縁方向にみて規則的に分配されて外縁の範囲内に配置
されており、動作中に本発明による固定位置のセンサ装
置2の側を通される。それらはそこで磁界センサ3、
3′の磁石層13のなかに磁化切換を生じさせ、従って
また対応付けられているコイル巻線7のなかにパルス電
圧Uを生じさせる。
公知の実施例から出発される(たとえば前記の刊行物
“シーメンス研究開発報告”参照)。この回転数発信器
は発信器車とも呼ばれる円形の断面を有する非磁性のホ
ルダー18を含んでおり、このホルダーはたとえば電動
機の回転軸に取り付けられており、また(棒)磁石17
を収容する役割をする。この磁石はその際にホルダーの
周縁方向にみて規則的に分配されて外縁の範囲内に配置
されており、動作中に本発明による固定位置のセンサ装
置2の側を通される。それらはそこで磁界センサ3、
3′の磁石層13のなかに磁化切換を生じさせ、従って
また対応付けられているコイル巻線7のなかにパルス電
圧Uを生じさせる。
【0019】等しい極性の磁石17から成る回転数発信
器16のこのような構成は高い角度分解能を保証する。
別の利点は、組立後に1回の作業工程で1つの方向に磁
化され得る円周上に配置された磁石17の簡単な製造か
ら生ずる。それによってこの場合には、公知の回転数発
信器では必要である多くの交互の磁石の誤った配置の危
険が排除されている。
器16のこのような構成は高い角度分解能を保証する。
別の利点は、組立後に1回の作業工程で1つの方向に磁
化され得る円周上に配置された磁石17の簡単な製造か
ら生ずる。それによってこの場合には、公知の回転数発
信器では必要である多くの交互の磁石の誤った配置の危
険が排除されている。
【0020】回転数発信器16の製造の際に本質的な簡
単化は、等極の磁石17が硬磁性の層としてスパッタリ
ング、プラズマ噴射または電解析出により合成樹脂また
はセラミック箔の上に取り付けられ、高い寸法精度でマ
イクロ構造技術の公知の方法によりエッチングされ、ま
た最後にシリンダ外被の上に固定されることにより達成
される。このための硬磁性の材料としては特にCoP
t、CoNi、CoFeNi、FeSmTi、CoSm
またはNdFeBから成る層が考えられる。
単化は、等極の磁石17が硬磁性の層としてスパッタリ
ング、プラズマ噴射または電解析出により合成樹脂また
はセラミック箔の上に取り付けられ、高い寸法精度でマ
イクロ構造技術の公知の方法によりエッチングされ、ま
た最後にシリンダ外被の上に固定されることにより達成
される。このための硬磁性の材料としては特にCoP
t、CoNi、CoFeNi、FeSmTi、CoSm
またはNdFeBから成る層が考えられる。
【0021】公知の回転数発信器にくらべての角度分解
能の増大は、センサ装置のなかに本発明により多数の磁
界センサを使用することにより保証されている。相応の
実施例として図6には、図5に示されているセンサ装置
2を有する回転数発信器の一部分が拡大して示されてい
る。この図には等しい極性Nのただ2つの磁石17がホ
ルダー18の外縁に示されている。センサ装置2は、図
4によるヒステリシス曲線を有する、また導体帯11を
介して直列に接続されている6つの磁界センサ3aない
し3fを含んでいる。こうしてこのセンサ装置で発生す
べきパルス電圧Uは両外部磁界センサ3aおよび3fに
おける接続導体10aおよび10bから取り出される。
しかし、場合によっては、より多くの磁界センサを有す
る本発明によるセンサ装置を、各センサで発生されるパ
ルス電圧が個々に取り出され、また公知の加算回路のな
かで加算されるように構成することも可能である。
能の増大は、センサ装置のなかに本発明により多数の磁
界センサを使用することにより保証されている。相応の
実施例として図6には、図5に示されているセンサ装置
2を有する回転数発信器の一部分が拡大して示されてい
る。この図には等しい極性Nのただ2つの磁石17がホ
ルダー18の外縁に示されている。センサ装置2は、図
4によるヒステリシス曲線を有する、また導体帯11を
介して直列に接続されている6つの磁界センサ3aない
し3fを含んでいる。こうしてこのセンサ装置で発生す
べきパルス電圧Uは両外部磁界センサ3aおよび3fに
おける接続導体10aおよび10bから取り出される。
しかし、場合によっては、より多くの磁界センサを有す
る本発明によるセンサ装置を、各センサで発生されるパ
ルス電圧が個々に取り出され、また公知の加算回路のな
かで加算されるように構成することも可能である。
【0022】回転数発信器16により発生すべきパルス
電圧Uのパルス列は図7のダイアグラムに時間tに関係
して示されている。このダイアグラムは特に本発明によ
るセンサ装置の実施例における和電圧の比較的大きい分
解能を示している。
電圧Uのパルス列は図7のダイアグラムに時間tに関係
して示されている。このダイアグラムは特に本発明によ
るセンサ装置の実施例における和電圧の比較的大きい分
解能を示している。
【0023】図5ないし図7の基礎となっている実施例
から離れて、本発明によるセンサ装置に対して図3のダ
イアグラムに相応するヒステリシス曲線を有する磁界セ
ンサを使用することも可能である。しかし、この場合に
は、和電圧の分解能は周期長さの倍増により比2だけ小
さい。なぜならば、ここでは常に相い異なる極性の(ス
イッチング)磁石の対が必要であるからである。
から離れて、本発明によるセンサ装置に対して図3のダ
イアグラムに相応するヒステリシス曲線を有する磁界セ
ンサを使用することも可能である。しかし、この場合に
は、和電圧の分解能は周期長さの倍増により比2だけ小
さい。なぜならば、ここでは常に相い異なる極性の(ス
イッチング)磁石の対が必要であるからである。
【0024】本発明によるセンサ装置は、それにより回
転数発信器の回転方向を認識するように構成されていて
もよい。その実施例が図8に示されており、その際に図
6に相応する図示が選ばれている。回転数発信器21の
参照符号20を付されているセンサ装置は再び6つの磁
界センサ3aないし3fを含んでいるが、これらの磁界
センサは2つの歯状に互いに入り込んだ群に一括接続さ
れている。第1の群はその際に3つの相い前後して接続
されている磁界センサ3a、3cおよび3eにより形成
され、またパルス電圧U1を発生し、他方において磁界
センサ3b、3dおよび3fにより形成される第2の群
からはパルス電圧U2が取り出される。回転するホルダ
ー18の回転方向はその際に2つの矢印+vまたは−v
により示されている。
転数発信器の回転方向を認識するように構成されていて
もよい。その実施例が図8に示されており、その際に図
6に相応する図示が選ばれている。回転数発信器21の
参照符号20を付されているセンサ装置は再び6つの磁
界センサ3aないし3fを含んでいるが、これらの磁界
センサは2つの歯状に互いに入り込んだ群に一括接続さ
れている。第1の群はその際に3つの相い前後して接続
されている磁界センサ3a、3cおよび3eにより形成
され、またパルス電圧U1を発生し、他方において磁界
センサ3b、3dおよび3fにより形成される第2の群
からはパルス電圧U2が取り出される。回転するホルダ
ー18の回転方向はその際に2つの矢印+vまたは−v
により示されている。
【0025】そのつどの回転方向に関係して発生される
パルス電圧U1およびU2は図9および図10のダイアグ
ラムに示されている。これらのダイアグラムにはパルス
電圧U1はそれぞれ実線により、またパルス電圧U2は破
線により示されている。図9のダイアグラムは正の回転
方向+vの際に生じ、他方において図10のダイアグラ
ムに示されている電圧関係は負の回転方向−vに対して
得られる。両ダイアグラムからわかるように、回転方向
に関係してパルスU1およびU2の間の時間的順序が反転
しており、こうして回転方向の決定を可能にする。
パルス電圧U1およびU2は図9および図10のダイアグ
ラムに示されている。これらのダイアグラムにはパルス
電圧U1はそれぞれ実線により、またパルス電圧U2は破
線により示されている。図9のダイアグラムは正の回転
方向+vの際に生じ、他方において図10のダイアグラ
ムに示されている電圧関係は負の回転方向−vに対して
得られる。両ダイアグラムからわかるように、回転方向
に関係してパルスU1およびU2の間の時間的順序が反転
しており、こうして回転方向の決定を可能にする。
【0026】図9および図10のダイアグラムに示され
ているパルスU1およびU2の関係に基づいて、図8によ
り構成されたセンサ装置20は特に有利に直線変位セン
サに対しても使用され得る。
ているパルスU1およびU2の関係に基づいて、図8によ
り構成されたセンサ装置20は特に有利に直線変位セン
サに対しても使用され得る。
【図1】本発明による磁界感応装置の一部分。
【図2】この装置の磁界センサの層状の結合要素の原理
的構成。
的構成。
【図3】相応の結合要素のヒステリシス曲線。
【図4】相応の結合要素のヒステリシス曲線。
【図5】本発明による磁界感応装置を有する回転数発信
器の原理的構成。
器の原理的構成。
【図6】この回転数発信器の一部分。
【図7】このような回転数発信器により発生すべきパル
ス電圧。
ス電圧。
【図8】別の回転数発信器の一部分。
【図9】この回転数発信器により発生すべきパルス電
圧。
圧。
【図10】この回転数発信器により発生すべきパルス電
圧。
圧。
2 センサ装置 3、3′、3a〜3f 磁界センサ 4 基板 6 結合要素 7a 下側導体部分 7b 上側導体部分 7c コイル端 7c′、7d 結合個所 9 接触範囲 10〜10b 接続導体 11 導体帯 13、14 磁石層 16 回転数発信器 17 磁石 18 ホルダー 20 センサ装置 21 回転数発信器 a 間隔 A 軸線 L 長さ B 幅 W コイル幅 b 導体幅 s 巻線ピッチ HC1、HC2 保磁力 D1、D2 層厚み M1、M2 磁化 H 磁界の強さ HS しきい値磁界の強さ N 極性(北極) U、U1、U2 パルス電圧 t 時間
Claims (9)
- 【請求項1】 それぞれコイル巻線により囲まれており
軸線方向に延びている2つの強磁性の要素部分から成る
結合要素を含んでいる複数の磁界センサを有する磁界感
応装置であって、前記要素部分がそれぞれ軸線方向に位
置する磁化容易方向を有する一軸の磁気的異方性を有
し、また、外部のスイッチング磁界により小さいほうの
保磁力を有する要素部分のなかにのみ自発性の磁化切換
を生じさせ、それにより、相応の電圧パルスを対応付け
られているコイル巻線のなかに発生させるように、前記
磁化容易方向に相い異なる保磁力を有する材料から成っ
ている磁界感応装置において、磁界センサ(3、3′、
3aないし3f)が少なくとも1つの直列配置(アレ
イ)にまとめられており、その際に直列配置に属する磁
界センサのコイル巻線(7)とストリップ形状を有する
強磁性の要素部分(13、14)とが薄膜構造として非
磁性材料から成る基板(4)の上に構成されていること
を特徴とする磁界感応装置。 - 【請求項2】 直列配置の各磁界センサ(3、3′、3
aないし3f)のなかで第1の要素部分の軟磁性の磁石
層(13)が、第2の要素部分の高保磁力の磁石層(1
4)の保磁力(HC2)よりも少なくとも比5だけ小さい
保磁力(HC1)を有することを特徴とする請求項1記載
の磁界感応装置。 - 【請求項3】 軟磁性の磁石層(13)が10A/cm
以下、好ましくは1A/cm以下の保磁力(HC1)を有
する材料から成っていることを特徴とする請求項2記載
の磁界感応装置。 - 【請求項4】 高保磁力の磁石層(14)が50A/c
m以上、好ましくは100A/cm以上の保磁力
(HC2)を有する材料から成っていることを特徴とする
請求項2または3記載の磁界感応装置。 - 【請求項5】 高保磁力の磁石層(14)の材料の保磁
力(HC2)が、外部のスイッチング磁界(HS)により
それぞれ対応付けられている軟磁性の磁石層(13)の
なかに生ぜしめられる磁化切換がスイッチング磁界(H
S)の不存在の際に取り消されているように大きいこと
を特徴とする請求項4記載の磁界感応装置。 - 【請求項6】 磁界センサ(3、3′、3aないし3
f)の磁石層(13、14)のなかで一軸の磁気的異方
性が形状異方性により、かつ(または)拡散異方性によ
り、かつ(または)応力異方性により設定されているこ
とを特徴とする請求項2ないし5の1つに記載の磁界感
応装置。 - 【請求項7】 磁界センサ(3、3′、3aないし3
f)の結合要素(6)の材料が|λS|>10-6の飽和
磁気歪λSを示すことを特徴とする請求項1ないし6の
1つに記載の磁界感応装置。 - 【請求項8】 直列配置の磁界センサ(3aないし3
f)が多数の群(3a、3c、3eまたは3b、3d、
3f)に一括接続されていることを特徴とする請求項1
ないし7の1つに記載の磁界感応装置。 - 【請求項9】 回転数発信器(16、21)または直線
変位発信器において電圧パルスを発生するために使用さ
れることを特徴とする請求項1ないし8の1つに記載の
磁界感応装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4018148A DE4018148A1 (de) | 1990-06-06 | 1990-06-06 | Magnetfeldsensitive einrichtung mit mehreren magnetfeldsensoren |
DE4018148.0 | 1990-06-06 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05297083A true JPH05297083A (ja) | 1993-11-12 |
Family
ID=6407903
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3159778A Withdrawn JPH05297083A (ja) | 1990-06-06 | 1991-06-03 | 磁界感応装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5128614A (ja) |
EP (1) | EP0460291A3 (ja) |
JP (1) | JPH05297083A (ja) |
DE (1) | DE4018148A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011059130A (ja) * | 2002-11-20 | 2011-03-24 | Walter Mehnert | 位置検出器 |
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---|---|---|---|---|
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US5644228A (en) * | 1993-08-31 | 1997-07-01 | Eastman Kodak Company | Permanent magnet assembly with MR and DC compensating bias |
JP3352366B2 (ja) * | 1997-09-17 | 2002-12-03 | 株式会社ヒロセチェリープレシジョン | パルス信号発生装置 |
JP3679907B2 (ja) | 1997-09-18 | 2005-08-03 | Hst株式会社 | パルス信号発生装置 |
US6472868B1 (en) | 1998-08-05 | 2002-10-29 | Minebea Co., Ltd. | Magnetic impedance element having at least two thin film-magnetic cores |
ES2164525B2 (es) * | 1999-04-20 | 2002-10-16 | Univ Madrid Politecnica | Procedimiento de fabricacion de un sensor magnetico hibrido piezoelectrico-ferromagnetico. |
US20050088175A1 (en) * | 2003-10-25 | 2005-04-28 | Honeywell International Inc. | Permalloy magnetization reversal sensor |
US7772529B2 (en) * | 2005-03-10 | 2010-08-10 | Honeywell International Inc. | Selective permalloy anisotropy |
DE102007039051B8 (de) | 2007-08-17 | 2023-09-28 | Avago Technologies International Sales Pte. Limited | Absoluter feinauflösender Segment- oder Umdrehungszähler |
DE102008056092A1 (de) * | 2008-11-06 | 2010-05-12 | Klaschka Gmbh & Co Kg | Sensorvorrichtung zum Detektieren eines Gegenstandes und dessen Bewegung in einem Messbereich der Sensorvorrichtung |
DE102011079633A1 (de) * | 2011-07-22 | 2013-01-24 | Robert Bosch Gmbh | Magnetsensor zum Messen eines Magnetfelds eines magnetischen Multipols und zugehörige Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern |
JP6439249B2 (ja) * | 2013-12-25 | 2018-12-19 | 愛知製鋼株式会社 | 磁気検出装置および磁性体有無検査装置 |
CN111312491B (zh) * | 2020-03-09 | 2021-08-20 | 南方科技大学 | 耦合平面线圈、位移传感器及可穿戴电子产品 |
US11719768B2 (en) * | 2021-03-24 | 2023-08-08 | Showa Denko K.K. | Magnetic sensor and magnetic sensor device |
EP4394329A1 (de) * | 2022-12-31 | 2024-07-03 | POLDI microelectronics GmbH | Vorrichtung zur messung von magnetischen feldern |
EP4394416A1 (de) * | 2022-12-31 | 2024-07-03 | POLDI microelectronics GmbH | Integrierte schaltung zur messung von magnetischen feldern und zur messung der polarisation von licht |
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FR1585806A (ja) * | 1968-10-10 | 1970-01-30 | ||
DE1911286A1 (de) * | 1969-03-05 | 1970-09-24 | Burroughs Corp | Magnetometer mit duennen Magnetschichten |
US3619772A (en) * | 1969-08-29 | 1971-11-09 | Burroughs Corp | Magnetometer employing means responsive to variations of magnetization vector position in a thin film sensor |
DE2701296C2 (de) * | 1977-01-14 | 1978-12-07 | Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg | Dünnschicht-Magnetfeld-Sensor |
US4180775A (en) * | 1977-03-16 | 1979-12-25 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Magnetic thin-film split-domain current sensor-recorder |
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CH651151A5 (de) * | 1979-11-27 | 1985-08-30 | Landis & Gyr Ag | Messwandler zum messen eines insbesondere von einem messstrom erzeugten magnetfeldes. |
JPS59104574A (ja) * | 1982-12-07 | 1984-06-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜磁気センサ |
DE3346643A1 (de) * | 1983-12-23 | 1985-07-04 | Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart | Sensor fuer magnetisierbare materialien |
DE3406871C2 (de) * | 1984-02-25 | 1987-01-02 | Doduco KG Dr. Eugen Dürrwächter, 7530 Pforzheim | Magnetfeldsensor |
-
1990
- 1990-06-06 DE DE4018148A patent/DE4018148A1/de not_active Withdrawn
- 1990-12-14 EP EP19900124246 patent/EP0460291A3/de not_active Withdrawn
-
1991
- 1991-04-30 US US07/693,632 patent/US5128614A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-06-03 JP JP3159778A patent/JPH05297083A/ja not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0460291A3 (en) | 1993-01-27 |
US5128614A (en) | 1992-07-07 |
EP0460291A2 (de) | 1991-12-11 |
DE4018148A1 (de) | 1991-12-12 |
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