JPS63205516A - 近接センサ - 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］ この発明は、例えば回転体の回転速度の検出装置が構成
されるようにした近接センサに関する。

［従来の技術］ 回転体の回転速度を検出する装置として、磁性体によっ
て構成された歯車を回転させ、この歯車の外周部に近接
するようにピックアップコイル、ホール素子、磁気抵抗
素子等の磁気センサに固定設定するものが知られている
。すなわち、上記歯車の歯がこの歯車の回転に伴って上
記磁気センサに近接し通過する状態が検出されるように
しているもので、上記歯車の回転速度に対応した周期の
検出信号が発生させるようにしているものである。

すなわち、歯車の１つの歯が磁気センサに近接し通過す
る毎に１つのパルス状の検出信号が得られるようになる
もので、上記歯車の１回転で、この歯車に形成された歯
の数のパルス信号が発生されるようになる。したがって
、回転体の回転速度、さらに回転角位置の検出精度を向
上させるためには、上記歯車の歯の数を多くし、その１
回転で得られる検出パルスの数が多く設定されるように
すればよい。

しかし、歯車の歯の数を増やすには限界があるものであ
り、歯車の径を変えずに歯数を増加させるようにすると
、検出感度が低下するようになる。

また歯数を増すために歯車の径を大きくすることは、こ
の検出装置の構成を大形化することとなり、効果的でな
い。

［発明が解決しようとする問題点コ この発明は上記のような点に鑑みなされたちので、例え
ば同じ歯数の歯車を検出体として使用するようにした場
合でも、この歯車の歯数よりも充分多くの数のパルス状
の検出信号が得られるようにして、より精度の高い回転
検出が行なえるようにする近接センサを提供しようとす
るものである。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、この発明に係る近接センサにあっては、例え
ば歯車のような多数の歯を有する検出体を磁性体材料に
よって構成すると共に、この検出体の歯に対向設定され
、この検出体と相対的に移動されるように、磁気抵抗素
子を含み構成される検出素子を設定するものであり、特
に上記検出素子を構成する磁気抵抗素子は、上記歯に対
面設定されるようにした面を有し、且つ上記相対的な移
動方向に直角の方向に延びるようにした少なくとも１つ
の細長いパターンによって構成されるようにしているも
のであり、この磁気抵抗素子の面に垂直な方向のバイア
ス磁界が供給されるようにしているものである。

［作用］ すなわち、上記のように構成される近接センサにあって
は、検出素子を構成する磁気抵抗素子に検出体の歯が近
接するように移動すると、この歯が磁気抵抗素子に斜め
方向から近接して正面から対面するようになり、さらに
逆方向に逃げるようになる。したがって、上記磁気抵抗
素子に作用する磁界は上記相対的移動方向に沿った面で
回動されるようになり、磁気抵抗素子の抵抗値の変化点
が、上記歯が検出素子に対面する点と、歯と歯との間が
検出素子に対面するようになる点とで現れるようになる
。すなわち、１つの歯に対して２つの検出信号が得られ
るようになり、歯の数の倍の検出信号が得られるように
なるものである。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図は回転検出装置を構成する場合を示しているもの
で、回転検出体１１は被測定回転体に同期的に回転され
るようにしている。この回転体１１は、磁性体材料によ
る歯車によって構成されるもので、その外周面には多数
の歯１１１．１１２、・・・が等間隔で突設形成されて
いる。そして、この回転検出体１１の外周面に対向され
るようにして検出素子１２が固定設定°されるようにし
ている。ここで、上記検出素子１２は、絶縁性基板１２
１の面に強磁性体材料の薄膜パターンによる磁気抵抗素
子１２２を形成するようにして構成されるもので、この
磁気抵抗素子１２２の面が、上゛配回転体でなる検出体
１１の中心軸を通る線（ラジアル方向）に垂直な面とさ
れるように設定されている。

ここで、上記検出素子１２を構成する磁気抵抗素子１２
２のパターンは、回転体１１の歯Ｉｌｌ　、　１１２、
・・・の延びる方向、すなわち回転検出体１１の軸線と
平行なスラスト方向に延びる細長い形状とされるもので
あり、上記回転検出体１１の回転に対応して各ｍ１ｌｌ
　、１１２　、・・・それぞれに対面され、且つ上記回
転検出体１１の肉厚の範囲内に収まるように設定される
ようにしている。

上記検出索子１２を構成する絶縁基板１２１の背面には
、永久磁石１３が取付は設定されている。この磁石１３
は磁気抵抗索子１２２にバイアス磁界を与えるためのも
ので、その着磁方向は回転体１１の直径線の方向に向け
て設定されている。

このように構成される装置において、歯車状の回転検出
体１１が回転されると、この回転検出体１１の歯ｌｉｔ
　、１２２　、・・・が順次検出素子１２に近接して通
過するようになり、その歯の１つが検出素子１２に次第
に近付き、対面された状態の俊速のくようになるような
変位動作に伴って、磁気抵抗素子１２２に与えられる磁
界が変化するようになる。

ここで、第２図に示すように回転検出体１１の軸線に平
行なスラスト方向をｙ軸、接線方向をＸ軸、ラジアル方
向を２軸とする座標を考えると、この座標のＸおよびｙ
軸の面に磁気抵抗索子１２２のパターンが設定され、こ
のパターンがｙ軸方向に延びるようになる。

そして、上記磁気抵抗索子１２２に印加される磁界をＨ
とすると、回転検出体１１の回転に伴って、Ｘ軸および
ｙ軸に対応するｘ−ｚ面に対応する回転面においてのみ
磁界が変化するようになる。ここで、ｘ　−ｚ面でＸ軸
と磁界Ｈの方向の間の角度をθとすると、この磁界の方
向が磁石１３と回転検出体１１の最も近接位置する歯と
の間に形成されるものであるため、θが９０°となる点
を中心に振れるようになる。そして、その振れ幅は各６
ｉ１ｔｔｔ。

１１２、・・・のピッチに対応するようになる。

ここで、θが９０＠となる点は、回転検出体１１の１つ
の歯と磁気抵抗索子１２２のパターンが対向する状態と
なる点であり、さらに隣合う歯と歯との中間位置が磁気
抵抗索子１２２のノくターンと対向するようになる点で
ある。これは、磁界分布が回転検出体１１の回転中心と
磁気抵抗素子１２２、さらに磁石１３を結ぶ線、すなわ
ちｙ−ｚ平面を対称軸とした状態となっていることから
理解できる。

したがって、回転検出体１１の歯ｔｉｔ　、１１２　、
・・・の１ピツチ分の変位によって「θ−９０°」を中
心とした１周期の磁界変化が、磁気抵抗素子１２２のパ
ターン上に起こるようになるものである。

これに対して、磁気抵抗索子１２２の磁界による抵抗値
の変化分は、ｚ−ｘ平面で磁界変化が生じた場合、第３
図で示されるように「θ−９０”Ｊ近傍でのみ抵抗変化
が起こらないことが知られている。

したがって、磁気抵抗索子１２２の抵抗値変化は、回転
検出体１１を回転させることによって各歯の１ピツチの
間に２周期の抵抗変化が得られるようになる。すなわち
、ｎ番目の歯に対応して抵抗変化零の点があり、ｎ番目
とｎ＋１番目の歯の中間位置で抵抗変化零の点が存在す
るようになるものである。

上記検出索子１２を構成する磁気抵抗索子１２２のパタ
ーンは種々考えられるものであるが、このパターンを折
れ曲り構造によって構成することによって、高インピー
ダンスで使用可能とされる。またバイアス用の磁石１３
は、図で示したような直方体に限らず、円柱状等に適宜
構成できるものであり、第２図で示したような磁界変化
が得られるものであればよい。また、例えば回転検出体
１１の歯のピッチをλとした場合、磁気抵抗素子１２２
のパターンを（λ／　２　）　／　ｎピッチにｎ本形成
させるようにすることによって、回転検出体１１の１回
転で、この検出体１１に形成される歯の数の２ｎ倍のパ
ルス状検出信号が得られるようになり、より高精度な回
転検出が可能とされる。

また、磁気抵抗素子のパターンをλ／４のピッチにそれ
ぞれ２本づつ形成し、第４図で示すようにこの４本の磁
気抵抗素子１２３〜１２Ｂをブリッジ状に結線するよう
にすれば、フルブリッジ出力として検出信号を取り出す
ことができる。さらに、第５図で示すように磁気抵抗索
子１２２のパターンに垂直あるいは４５°〜９０°傾い
た磁気抵抗素子パターン１２７を付加して形成し、これ
を直列に接続設定させるようにすれば、ハーフブリッジ
出力が得られるようになる。この場合、上記付加した抵
抗素子１２７は、４５″〜９０°の傾きの範囲内では、
ｚ−ｘ平面の磁界の影響を受けないものであるため、こ
の回路から得られる出力信号は、回転検出体１１の回転
軸に平行な抵抗パターンの抵抗変化分のみである。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る近接センサによれば、磁性
体材料によって構成された歯がバイアス磁界の印加され
る状態にある磁気抵抗素子を含み構成される検出素子に
近付き、対向する状態を経て通過するようになるとき、
上記磁気抵抗素子に対して磁界が回動するように変化し
て作用するようになって、上記歯が対向するようになる
点、さらに隣接する歯の中間位置が磁気抵抗素子の対向
する位置となる点においてそれぞれ抵抗値の変化点が存
在するようになる。したがって、１の磁気抵抗素子にお
いて、１つの歯に対して２個の検出信号が得られるよう
になり、少な（とも歯の数の倍のピッチでパルス状の検
出出力信号が得られるようになる。したがって、簡単に
例えば回転速度の検出精度が向上されるようになるもの
であり、各種位置検出機構にも効果的に応用できるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る近接センサによって
構成された回転検出装置の構成を説明するための図、第
２図は上記装置の磁気抵抗素子に作用する磁界の状態を
説明する図、第３図は上記磁気抵抗素子における抵抗変
化率の状態並びに検出信号の状態を説明する図、第４図
および第５図はそれぞれ磁気抵抗素子パターンの他の例
を説明するための結線図である。 １１・・・回転検出体、１２・・・検出素子、１２１・
・・絶縁基板、１２２〜１２７・・・磁気抵抗素子、１
３・・・永久磁石（バイアス用）。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第　１ｒｓＡ 第２図 第３！Ｉ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の歯が配列設定される磁性体によって構成さ
   れた検出体と、 この検出体の歯に対向されるように位置設定され、上記
   検出体と相対的に移動されるようになる磁気抵抗素子を
   備えた検出素子と、 この磁気検出素子に磁界を作用させるように設定され、
   その着磁方向が上記検出体の歯の方向に向けて設定され
   るようにしたバイアス磁石とを具備し、 上記検出素子を構成する磁気抵抗素子は、上記検出体と
   検出素子とが相対的に移動する際に上記歯に対向設定さ
   れるようになる面を有し、また上記磁気抵抗素子は上記
   相対的な移動方向に直角の状態となるようにした少なく
   とも１本の細長いパターンで形成されるようにした近接
   センサ。
2. （２）上記検出体は、磁性体物質によって構成された歯
   車でなり、上記検出素子はこの歯車の外周部に近接位置
   され、且つその磁気抵抗素子の面が上記歯車の中心軸に
   向けたラジアル方向に垂直な状態にして固定設定される
   ようにした特許請求の範囲第１項記載の近接センサ。