JPH0566133A - 磁気式回転センサ - Google Patents
磁気式回転センサInfo
- Publication number
- JPH0566133A JPH0566133A JP3227798A JP22779891A JPH0566133A JP H0566133 A JPH0566133 A JP H0566133A JP 3227798 A JP3227798 A JP 3227798A JP 22779891 A JP22779891 A JP 22779891A JP H0566133 A JPH0566133 A JP H0566133A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gear
- sensor
- rotation sensor
- semiconductor magnetoresistive
- elements
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来、回転検出などには、差動型の三端子構
造の半導体薄膜磁気抵抗素子が用いられていたが、検出
する回転体歯車の寸法が異なったり、山谷の幅が異なる
場合に、出力電圧の形態が異なり、同じ寸法の素子で出
力の互換性を確保することが難しかった。本発明は、同
一センサで出力互換性があり、さらに小型化が可能なセ
ンサ構成を提供することを主たる目的とする。 【構成】 二つの二端子構造を有する半導体磁気抵抗素
子12,13のうち、一方を、永久磁石14の歯車15
に対向した面に、他方を永久磁石の相対する面に設け、
中点端子16,17をリード線18で接続した構成を有
する磁気式回転センサである。
造の半導体薄膜磁気抵抗素子が用いられていたが、検出
する回転体歯車の寸法が異なったり、山谷の幅が異なる
場合に、出力電圧の形態が異なり、同じ寸法の素子で出
力の互換性を確保することが難しかった。本発明は、同
一センサで出力互換性があり、さらに小型化が可能なセ
ンサ構成を提供することを主たる目的とする。 【構成】 二つの二端子構造を有する半導体磁気抵抗素
子12,13のうち、一方を、永久磁石14の歯車15
に対向した面に、他方を永久磁石の相対する面に設け、
中点端子16,17をリード線18で接続した構成を有
する磁気式回転センサである。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車などの回転数,速度
検出などに用いられる半導体磁気抵抗素子を用いた磁気
式回転センサに関する。
検出などに用いられる半導体磁気抵抗素子を用いた磁気
式回転センサに関する。
【0002】
【従来の技術】物体の回転や位置の変位を検出するセン
サとして、磁電変換作用をもつ半導体を使用したホール
素子や磁気抵抗素子などの磁電変換素子が多く用いられ
ている。
サとして、磁電変換作用をもつ半導体を使用したホール
素子や磁気抵抗素子などの磁電変換素子が多く用いられ
ている。
【0003】その検出方式としては、永久磁石等の磁界
発生源をもつ物体の移動に伴う磁界の変化を磁電変換素
子単独で検出する方式が一般的であるが、もう一つの検
出方式として、鉄などの軟磁性材料をもった物体の移動
を、永久磁石でバイアス磁界を与えた磁電変換素子で検
出する方式が知られている。
発生源をもつ物体の移動に伴う磁界の変化を磁電変換素
子単独で検出する方式が一般的であるが、もう一つの検
出方式として、鉄などの軟磁性材料をもった物体の移動
を、永久磁石でバイアス磁界を与えた磁電変換素子で検
出する方式が知られている。
【0004】後者の検出方式の例としては、鉄製歯車の
回転数や回転角を検出するもので、このときの検出セン
サとしては磁電変換素子に永久磁石を接着剤で固定した
磁気センサ、特に検出出力が大きい点で、InSbを用
いた半導体磁気抵抗素子が用いられている。
回転数や回転角を検出するもので、このときの検出セン
サとしては磁電変換素子に永久磁石を接着剤で固定した
磁気センサ、特に検出出力が大きい点で、InSbを用
いた半導体磁気抵抗素子が用いられている。
【0005】このような磁気センサを用いた検出方式
は、移動する物体に磁界発生源を持たないため、鉄粉な
どのゴミが付着しにくくて環境性に優れるため、その使
用が増加しつつあり、特に最近では自動車の制御におけ
る回転検出センサとしてその利用が試みられている。
は、移動する物体に磁界発生源を持たないため、鉄粉な
どのゴミが付着しにくくて環境性に優れるため、その使
用が増加しつつあり、特に最近では自動車の制御におけ
る回転検出センサとしてその利用が試みられている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体磁気抵抗素子、即ち、図3に示すように、ガラス
等でなる基板1上にジグザグ形状のInSb薄膜2を形
成し、この上に多数の短絡電極3を設け、同一磁気抵抗
変化特性,温度特性を有する素子列4,5を構成する。
これらの素子列4,5は直列接続され、その中点に出力
電圧端子6、端部には入力電圧端子7,8を有する三端
子構造の素子としている。
半導体磁気抵抗素子、即ち、図3に示すように、ガラス
等でなる基板1上にジグザグ形状のInSb薄膜2を形
成し、この上に多数の短絡電極3を設け、同一磁気抵抗
変化特性,温度特性を有する素子列4,5を構成する。
これらの素子列4,5は直列接続され、その中点に出力
電圧端子6、端部には入力電圧端子7,8を有する三端
子構造の素子としている。
【0007】この素子を自動車の回転検出に用いる場
合、以下の課題を有する。自動車において回転検出する
際、通常回転体は、鉄製歯車であり、しかも、もともと
自動車に取り付けてある構成部品である。従って、検出
する場所によって歯車形状が異なり、この歯車の山谷に
合わせて素子列4,5を設計しない限り、出力の互換性
がとれない。
合、以下の課題を有する。自動車において回転検出する
際、通常回転体は、鉄製歯車であり、しかも、もともと
自動車に取り付けてある構成部品である。従って、検出
する場所によって歯車形状が異なり、この歯車の山谷に
合わせて素子列4,5を設計しない限り、出力の互換性
がとれない。
【0008】この点について図4を用いて詳述する。歯
車の山谷の幅がほぼ同一でしかも素子列4,5の寸法が
それに対して適切である場合は、図4(a)に示すよう
な、正弦波出力が得られる。正弦波の山21は、図3に
示すように素子列4に歯車の山22が来て、素子列5に
歯車の谷23が来た場合に相当する。また、正弦波の谷
24は、素子列4に歯車の谷23が来て、素子列5に歯
車の山22が来た場合に相当する。
車の山谷の幅がほぼ同一でしかも素子列4,5の寸法が
それに対して適切である場合は、図4(a)に示すよう
な、正弦波出力が得られる。正弦波の山21は、図3に
示すように素子列4に歯車の山22が来て、素子列5に
歯車の谷23が来た場合に相当する。また、正弦波の谷
24は、素子列4に歯車の谷23が来て、素子列5に歯
車の山22が来た場合に相当する。
【0009】一方、歯車の山谷の幅が大きく異なった
り、素子列4,5の寸法が不適切の場合には、波形がゆ
がんだり、また、図4(c)に示すように、正弦波出力
は得られず、信号処理が異なる等の問題点がある。
り、素子列4,5の寸法が不適切の場合には、波形がゆ
がんだり、また、図4(c)に示すように、正弦波出力
は得られず、信号処理が異なる等の問題点がある。
【0010】また、近年自動車において、特に、回転検
出センサの先端部形状の小型化が要望されているが、図
3に示す三端子構造素子では、小型化に限界がある。
出センサの先端部形状の小型化が要望されているが、図
3に示す三端子構造素子では、小型化に限界がある。
【0011】本発明は、これら自動車用回転センサの抱
えている課題、即ち、出力の互換性、小型化を満足する
磁気式回転センサの構成を提供することを目的とする。
えている課題、即ち、出力の互換性、小型化を満足する
磁気式回転センサの構成を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、二端子構造で同一の磁気抵抗変化特性,
温度特性を有する二つの半導体磁気抵抗素子をそれぞれ
永久磁石上の異なる二面上に設け、前記各半導体磁気抵
抗素子の一方の端子間を電気的に接続し、検出される回
転体に一方の半導体磁気抵抗素子を対向させて配置した
ものである。
に、本発明は、二端子構造で同一の磁気抵抗変化特性,
温度特性を有する二つの半導体磁気抵抗素子をそれぞれ
永久磁石上の異なる二面上に設け、前記各半導体磁気抵
抗素子の一方の端子間を電気的に接続し、検出される回
転体に一方の半導体磁気抵抗素子を対向させて配置した
ものである。
【0013】
【作用】本発明によれば、自動車の様々な場所の種々の
回転歯車に対しても、回転検出出力形態が同一で、出力
互換性を有し、また、歯車の山谷の幅より素子の形状を
十分小さくすることで、疑似デジタル波出力が得られ、
後の波形の加工が容易になる。加えて、センサとしての
小型化も図れ、自動車用回転センサとしての要求を満足
する。
回転歯車に対しても、回転検出出力形態が同一で、出力
互換性を有し、また、歯車の山谷の幅より素子の形状を
十分小さくすることで、疑似デジタル波出力が得られ、
後の波形の加工が容易になる。加えて、センサとしての
小型化も図れ、自動車用回転センサとしての要求を満足
する。
【0014】
【実施例】以下、本発明の一実施例として、InSb薄
膜を有する半導体薄膜磁気抵抗素子を用いた磁気式回転
センサについて説明する。
膜を有する半導体薄膜磁気抵抗素子を用いた磁気式回転
センサについて説明する。
【0015】図1に示すように、ガラス基板、Siウエ
ハ基板などからなる基板9上にジグザグ形状のInSb
薄膜10を形成し、このInSb薄膜10の上に多数の
短絡電極11を形成し構成した二端子(取りだし電極が
二端子)構造のふたつの半導体薄膜磁気抵抗素子12,
13を用いている。これらの二つの素子は、素子形状,
抵抗値,磁気抵抗変化特性,温度特性等は、同一であ
る。これらの半導体薄膜磁気抵抗素子12,13(以
下、素子と言う)をそれぞれ直方体形状の永久磁石(バ
イアス磁石)14の相対する面、即ち、回転体歯車15
に向かい合う面に素子12を、これと相対する面に素子
13を装着する。そして、二つの素子12,13の中点
端子16,17をリード線18で接続した構成となって
いる。
ハ基板などからなる基板9上にジグザグ形状のInSb
薄膜10を形成し、このInSb薄膜10の上に多数の
短絡電極11を形成し構成した二端子(取りだし電極が
二端子)構造のふたつの半導体薄膜磁気抵抗素子12,
13を用いている。これらの二つの素子は、素子形状,
抵抗値,磁気抵抗変化特性,温度特性等は、同一であ
る。これらの半導体薄膜磁気抵抗素子12,13(以
下、素子と言う)をそれぞれ直方体形状の永久磁石(バ
イアス磁石)14の相対する面、即ち、回転体歯車15
に向かい合う面に素子12を、これと相対する面に素子
13を装着する。そして、二つの素子12,13の中点
端子16,17をリード線18で接続した構成となって
いる。
【0016】素子間の電気的接続については、簡単に説
明するために、二つの素子の部分の結線図を図2に示
す。同図で、二端子構成の素子12,13の中点端子1
6,17は、出力電圧端子となる。また、回転体歯車に
向かい合う素子12の端子19と、相対する面に設けた
13の端子20との間に入力電圧を印加している。
明するために、二つの素子の部分の結線図を図2に示
す。同図で、二端子構成の素子12,13の中点端子1
6,17は、出力電圧端子となる。また、回転体歯車に
向かい合う素子12の端子19と、相対する面に設けた
13の端子20との間に入力電圧を印加している。
【0017】このように構成した磁気式回転センサにお
いては、歯車15の山谷の幅が同一の場合には、図4
(b)に示すような出力が得られる。また歯車15の山
谷の幅が大きく異なる場合にも、図4(d)に示すよう
な波形が得られ、即ち、いずれの場合においても、歯車
15の山が来たときのみ、その幅に応じて出力が得ら
れ、出力互換性を有しており、同一センサで、種々の歯
車15に対応できるとともに、信号処理等も同一のもの
で対応可能である。
いては、歯車15の山谷の幅が同一の場合には、図4
(b)に示すような出力が得られる。また歯車15の山
谷の幅が大きく異なる場合にも、図4(d)に示すよう
な波形が得られ、即ち、いずれの場合においても、歯車
15の山が来たときのみ、その幅に応じて出力が得ら
れ、出力互換性を有しており、同一センサで、種々の歯
車15に対応できるとともに、信号処理等も同一のもの
で対応可能である。
【0018】更に、本実施例の回転センサで、半導体磁
気抵抗素子12,13の形状を、歯車15の山谷の幅よ
り十分小さくすることで、疑似デジタル波出力を得るこ
ともでき、これによって、信号処理を低減することもで
きる。
気抵抗素子12,13の形状を、歯車15の山谷の幅よ
り十分小さくすることで、疑似デジタル波出力を得るこ
ともでき、これによって、信号処理を低減することもで
きる。
【0019】また、従来の三端子構造素子に比して、明
らかなように、本実施例の素子の場合二端子素子を用い
ているため、二次元的なセンサ寸法を小さくすることが
可能であり、これは、永久磁石の寸法を小型化できるこ
とにもつながり、センサを安価に提供することも可能と
なる。
らかなように、本実施例の素子の場合二端子素子を用い
ているため、二次元的なセンサ寸法を小さくすることが
可能であり、これは、永久磁石の寸法を小型化できるこ
とにもつながり、センサを安価に提供することも可能と
なる。
【0020】ところで、本実施例の磁気式回転センサの
場合、取り付け位置や、歯車15の形状によっては、図
1に示すように、磁性材料27を歯車15の反対側に設
ける場合もある。この磁性材料27は、永久磁石14の
回転体検出面に相対する面に設けた素子13の抵抗調
整、素子にかかる磁束密度を調整するために設ける。具
体的には、歯車15に向かい合う永久磁石面に設けた素
子12の中央に回転体歯車15の谷の中央が来た際の素
子12の抵抗値に、相対する面に設けた素子13の抵抗
値を合わせるために、磁性材料27の位置,形状を変え
て調整する。これによって、図4(b),(d)に示す
出力波形の中性点(Vin/2と表記)を一定に保つこ
とができる。
場合、取り付け位置や、歯車15の形状によっては、図
1に示すように、磁性材料27を歯車15の反対側に設
ける場合もある。この磁性材料27は、永久磁石14の
回転体検出面に相対する面に設けた素子13の抵抗調
整、素子にかかる磁束密度を調整するために設ける。具
体的には、歯車15に向かい合う永久磁石面に設けた素
子12の中央に回転体歯車15の谷の中央が来た際の素
子12の抵抗値に、相対する面に設けた素子13の抵抗
値を合わせるために、磁性材料27の位置,形状を変え
て調整する。これによって、図4(b),(d)に示す
出力波形の中性点(Vin/2と表記)を一定に保つこ
とができる。
【0021】尚、本実施例では、InSb薄膜を有する
半導体磁気抵抗素子を用いたが、これは、薄膜を用いた
場合の方が、容易に素子12,13の高抵抗化が図れ、
素子寸法を小さくできるためであり、バルクInSbを
用いても、他の効果は、同じである。
半導体磁気抵抗素子を用いたが、これは、薄膜を用いた
場合の方が、容易に素子12,13の高抵抗化が図れ、
素子寸法を小さくできるためであり、バルクInSbを
用いても、他の効果は、同じである。
【0022】更に、本実施例では、特に直方体形状の永
久磁石14を用いたが、これは、通常半導体磁気抵抗素
子12,13チップの形状が長方形であること、歯車1
5が角型形状の山谷を有すること、最小寸法化を考えて
のことである。よって円柱状であっても、台形状等であ
っても、基本的に、二つの半導体磁気抵抗素子12,1
3のうち、歯車15を検出する面に設けた素子12のみ
が歯車15の回転により磁気抵抗変化を生じ、これとは
異なる面に設けた素子13が歯車15の回転により磁気
抵抗変化を生じなければ、永久磁石14の形状さらには
素子取り付け面がいずれであっても、同一の効果が得ら
れることは、言うまでもない。
久磁石14を用いたが、これは、通常半導体磁気抵抗素
子12,13チップの形状が長方形であること、歯車1
5が角型形状の山谷を有すること、最小寸法化を考えて
のことである。よって円柱状であっても、台形状等であ
っても、基本的に、二つの半導体磁気抵抗素子12,1
3のうち、歯車15を検出する面に設けた素子12のみ
が歯車15の回転により磁気抵抗変化を生じ、これとは
異なる面に設けた素子13が歯車15の回転により磁気
抵抗変化を生じなければ、永久磁石14の形状さらには
素子取り付け面がいずれであっても、同一の効果が得ら
れることは、言うまでもない。
【0023】
【発明の効果】以上のように、本発明の磁気式回転セン
サによれば、自動車のように場所によって回転を検出す
る歯車の形状がまちまちであっても、同一センサで検出
可能であるとともに、出力形態が同一であり、信号処理
も容易である。さらに、近年要求されるセンサの先端形
状の小型化にたいしても、有利であり、安価で、信頼性
が高く、使い勝手の良い回転センサを実現することがで
きる。
サによれば、自動車のように場所によって回転を検出す
る歯車の形状がまちまちであっても、同一センサで検出
可能であるとともに、出力形態が同一であり、信号処理
も容易である。さらに、近年要求されるセンサの先端形
状の小型化にたいしても、有利であり、安価で、信頼性
が高く、使い勝手の良い回転センサを実現することがで
きる。
【図1】本発明の一実施例の磁気式回転センサの断面図
【図2】本実施例の二つの二端子構成半導体磁気抵抗素
子の電気的接続を示す展開図
子の電気的接続を示す展開図
【図3】従来の三端子構成の半導体磁気抵抗素子を用い
た磁気式回転センサの概略図
た磁気式回転センサの概略図
【図4】(a)は従来の三端子構成素子で歯車の山谷が
最適の場合の出力図 (b)は本実施例で歯車の山谷幅同一の場合の出力図 (c)は従来の三端子構成素子で歯車の山谷が不適当な
場合の出力図 (d)は本実施例で歯車の山谷幅が異なる場合の出力図
最適の場合の出力図 (b)は本実施例で歯車の山谷幅同一の場合の出力図 (c)は従来の三端子構成素子で歯車の山谷が不適当な
場合の出力図 (d)は本実施例で歯車の山谷幅が異なる場合の出力図
9 基板 10 InSb薄膜 11 短絡電極 12 半導体磁気抵抗素子 13 半導体磁気抵抗素子 14 永久磁石 15 歯車 16,17 中点端子 18 リード線 27 磁性材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 地頭所 典行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 石合 泰司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (5)
- 【請求項1】二端子構造で同一の磁気抵抗変化特性,温
度特性を有する二つの半導体磁気抵抗素子をそれぞれ永
久磁石上の異なる二面上に設け、前記各半導体磁気抵抗
素子の一方の端子間を電気的に接続し、検出される回転
体に一方の半導体磁気抵抗素子を対向させて配置したこ
とを特徴とする磁気式回転センサ。 - 【請求項2】二つの半導体磁気抵抗素子を直方体形状の
永久磁石の相対する面にそれぞれ設けたことを特徴とす
る請求項1記載の磁気式回転センサ。 - 【請求項3】回転体に対向する面に設けた半導体磁気抵
抗素子の中央と回転体の歯車の谷中央が対向した状態に
おける抵抗値変化と同一の抵抗値変化を他方の半導体磁
気抵抗素子に与えるための磁性材料を設けたことを特徴
とする請求項2記載の磁気式回転センサ。 - 【請求項4】半導体磁気抵抗素子の形状が、回転体の歯
車の山,谷の幅よりも十分小さいことを特徴とする請求
項3記載の磁気式回転センサ。 - 【請求項5】半導体磁気抵抗素子はInSb薄膜よりな
ることを特徴とする請求項3記載の磁気式回転センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3227798A JPH0566133A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 磁気式回転センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3227798A JPH0566133A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 磁気式回転センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0566133A true JPH0566133A (ja) | 1993-03-19 |
Family
ID=16866560
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3227798A Pending JPH0566133A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 磁気式回転センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0566133A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1124271A1 (en) * | 1998-08-07 | 2001-08-16 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Magnetic sensor and method for fabricating the same |
JP2016145721A (ja) * | 2015-02-06 | 2016-08-12 | 日立金属株式会社 | 距離測定システム及び距離測定方法 |
US10838022B2 (en) | 2017-09-01 | 2020-11-17 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Rotational manipulation detector and lens barrel |
-
1991
- 1991-09-09 JP JP3227798A patent/JPH0566133A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1124271A1 (en) * | 1998-08-07 | 2001-08-16 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Magnetic sensor and method for fabricating the same |
EP1124271A4 (en) * | 1998-08-07 | 2005-01-26 | Asahi Chemical Ind | MAGNETIC SENSOR AND METHOD FOR PRODUCING SAME |
EP1813954A1 (en) * | 1998-08-07 | 2007-08-01 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Magnetic sensor and production method thereof |
JP2016145721A (ja) * | 2015-02-06 | 2016-08-12 | 日立金属株式会社 | 距離測定システム及び距離測定方法 |
US10838022B2 (en) | 2017-09-01 | 2020-11-17 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Rotational manipulation detector and lens barrel |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH0763505A (ja) | 可動体変位検出装置 | |
JPH0566133A (ja) | 磁気式回転センサ | |
US4845456A (en) | Magnetic sensor | |
JP2005069744A (ja) | 磁気検出素子 | |
JPH0778528B2 (ja) | 磁気センサ | |
JPH01301113A (ja) | 磁気抵抗素子の信号処理回路 | |
JP4461577B2 (ja) | 磁気センサおよび磁気センサ装置 | |
JPH0442629B2 (ja) | ||
JPH1010141A (ja) | 磁気式回転検出装置 | |
JPH04133221A (ja) | 磁気センサ | |
JPH01110215A (ja) | 回転角度センサ | |
KR940008887B1 (ko) | 자기 저항 소자 | |
JPH0330089B2 (ja) | ||
JPH0267983A (ja) | 磁気抵抗素子 | |
US4843365A (en) | Magnetoresistance element | |
JPH0430756B2 (ja) | ||
RU1807534C (ru) | Магниторезистивный датчик | |
JPS59142417A (ja) | 磁気検出装置 | |
SU594509A1 (ru) | Функциональный преобразователь | |
JPH0473087B2 (ja) | ||
KR950003862B1 (ko) | 자기저항 소자 | |
JP2767281B2 (ja) | 磁気センサ | |
JPH0469348B2 (ja) | ||
JP2516939Y2 (ja) | 磁気抵抗素子 | |
JP2627354B2 (ja) | 磁気センサと磁気ロータリエンコーダ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20050111 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Effective date: 20060417 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 |