JP3058899B2

JP3058899B2 - 磁気検出素子

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Publication number: JP3058899B2
Application number: JP02237772A
Authority: JP
Inventors: 泰大城; 章隆角替; 政明倉田; 好彦大川原; 寿一小池; 政則柏内; 孝介松浦; 克浩河合; 伸一鈴木; 哲夫桜木
Original assignee: Kohden Co Ltd
Current assignee: Kohden Co Ltd
Priority date: 1990-02-21
Filing date: 1990-09-07
Publication date: 2000-07-04
Anticipated expiration: 2015-07-04
Also published as: JPH03282277A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、強磁性体の電気抵抗が磁界の影響を受けて
変化する強磁性磁気電気抵抗効果を利用して磁気を検出
する磁気検出素子に関するものである。

［従来の技術］従来の磁気検出素子（１）は、第25図に示すように、
非磁性体の基板（２）の表面上に、磁界検出用の抵抗体
（３）（以下、検出抵抗体と略す）と、温度補償用の抵
抗体（４）（以下、補償抵抗体と略す）と、入力端子
（５）（６）と出力端子（７）とが形成されている。

検出抵抗体（３）は、磁界の強さで電気抵抗が変化す
る強磁性磁気電気抵抗材料による多数の平行な短冊部
（８）が直列に結合され、この短冊部（８）の各々は幅
がＷ、長さが１に形成されている。また補償抵抗体
（４）は、前記検出抵抗体（３）の短冊部（８）と同
長、同幅、同本数の短冊部（９）が直列に結合され、こ
の短冊部（９）の方向は前記短冊部（８）に対して直角
方向に向けて形成され、前記抵抗体（３）の一方の端部
とこの抵抗体（４）の一方の端部が結合されている。

前記入力端子（５）（６）は、電気良導体により形成
され、前記抵抗体（３）（４）の他方の端部にそれぞれ
結合されている。

前記出力端子（７）は、電気良導体により形成され、
前記抵抗体（３）と（４）との結合点に結合されてい
る。

この磁気検出素子（１）は、例えば第26図に示すよう
な近接スイッチ（10）として用いられる。この近接スイ
ッチ（10）は、磁気検出素子（１）と信号処理回路（1
1）が実装された回路基板（12）が樹脂などで成形され
た筐体（13）に組み込まれ、入出力信号ケーブル（14）
が取付けられている。なお、磁気検出素子（１）と回路
基板（12）の配線は金線（15）で電気的に結合されてい
る。

この近接スイッチ（10）の回路図を第27図に示す。こ
の回路は、電源E₀が磁気検出素子（１）の入力端子
（５）（６）に結合され、この磁気検出素子（１）と並
列に抵抗（16）と可変抵抗（17）の直列回路が接続され
て、検出抵抗体（３）および補償抵抗体（４）の結合点
（出力端子）（７）と、抵抗（16）および可変抵抗（1
7）の結合点（18）が差動増幅器（19）に入力されてホ
イートストーンブリッジ（以下ブリッジと略す）が形成
されている。さらに、差動増幅器（19）の出力V_Aはしき
い値がV_Tのコンパレータ（20）に入力されている。

この近接スイッチ（10）は、磁界のない状態で可変抵
抗（17）を調節して差動増幅器（19）の出力V_Aが０とな
るように、すなわち前記ブリッジが平衡するように調節
し、例えば第28図に示すように、小型ピストンシリンダ
（21）のピストン位置検出スイッチとしてシリンダ（2
2）の外側にバンド（23）などで、抵抗体（３）（４）
が目的の検出位置Ｏに来るように固定する。

第28図のピストンシリンダ（21）の構成を簡単に説明
しておくと、シリンダ（22）の内部にピストン（24）が
隙間なく摺動自在に嵌入し、このピストン（24）にはリ
ング状の磁石（25）が組み込まれており、さらに、この
ピストン（24）はロッド（26）によってピストンシリン
ダ（21）外部の駆動装置（図示せず）に連結されてい
る。

［発明が解決しようとする課題］従来の磁気検出素子（１）を用いた上述の構成の近接
スイッチ（10）において、磁石（25）の位置に対する差
動増幅器（19）の出力V_Aは、第29図（ａ）に示すよう
に、検出位置Ｏの中心にある鋭い正のピークP₁と、その
両側の大きな負のピークP₂と、さらに、その両外側の小
さな正のピークP₃を有する形となる。コンパレータ（2
0）のしきい値V_Tを中心のピークP₁の２分の１とする
と、コンパレータ（20）の出力V₀がオンとなる領域（以
下、作動領域と略す）Ｌは第29図（ｂ）に示すように、
中心の約2.5mm程度しか得られない。このため、近接ス
イッチ（10）を極めて正確な位置に取付けなければピス
トン（24）を検出できず、位置調整に多大な労力を要し
ていた。

差動増幅器（19）の出力V_Aが検出位置Ｏの中心以外に
ピークを有するのは以下の理由によるものである。

第28図において、ピストン（24）に組み込まれた磁石
（25）が磁気検出素子（１）に接近すると、この磁石
（25）が発生する略円弧状の磁界H_Mは、第30図（ａ）に
示すように、磁気検出素子（１）を通過する。このと
き、検出抵抗体（３）と補償抵抗体（４）は、第30図
（ｂ）の説明図に示すように、それぞれの短冊部（８）
（９）の長手方向に対して直角方向の磁束成分Hx、Hyが
それぞれ検出抵抗体（３）および補償抵抗体（４）の抵
抗値に影響を与え、第31図の静特性に示すように、その
抵抗値Ｒが減少する。

検出抵抗体（３）および補償抵抗体（４）が差動増幅
器（19）の出力V_Aに与える影響を個別に分解すると、補
償抵抗体（４）の出力は、第32図（ａ）に示すように、
検出位置Ｏの中心の両側に大きな負のピークP₂′を有し
ており、このピークは第29図（ａ）の負のピークP₂と略
一致している。検出抵抗体（３）の出力は第32図（ｂ）
に示すように、検出位置Ｏの中心に正のピークP₁′と、
外側に小さな正のピークP₃′を有しており、この中心の
ピークP₁′は第29図（ａ）の中心のピークP₁より若干太
い。第29図（ａ）の中心のピークP₁が、第32図（ｂ）の
中心のピークP₁′より細くなるのは、第32図（ｂ）の中
心のピークP₁′が第32図（ａ）の２個の負のピークP₂′
によって生ずる検出位置Ｏの中心の山と合成され、その
分が削られるからである。その結果、コンパレータ（2
0）の作動領域Ｌを狭めている。

また、前記補償抵抗体（４）の出力である第32図
（ａ）の２個の負のピークP₂′によって削られる分を捕
える以上に前記検出抵抗体（３）の出力である第32図
（ｂ）の中心ピークP₁′を太くできないのは、第30図
（ａ）（ｂ）の説明図に示すように磁界H_Mは略円弧状の
ため、磁石（25）が検出位置Ｏの中心に位置するときは
H_X H_Mとなるが、磁石（25）が検出位置Ｏの中心より僅
かに移動しただけでH_X＜＜H_Mとなるからである。そのた
め、コンパレータ（20）の作動領域Ｌを広く確保するこ
とは難しい。

補償抵抗体（４）は、単にブリッジを構成する抵抗の
１つとして捉えれば、磁界の影響を受けないことが望ま
しく、Tiなどのような非磁性体金属を用いることも考え
られる。ところが、補償抵抗体（４）は検出抵抗体
（３）と対をなして温度補償に用いられているため、抵
抗率の温度係数が検出抵抗体（３）と等しいものでなけ
ればならず、今のところこのような非磁性体金属素材は
なく、またこのような素材に近いものがあったとして
も、補償抵抗体（４）と検出抵抗体（３）を別々に形成
しなければならず、製造工程が増すという問題がある。

また、磁石（25）の幅Ｄを広くすれば磁界H_Mは横向き
の略楕円状に近づくため、検出位置Ｏの前後で検出抵抗
体（４）に直交する磁束成分が増し、H_X H_M、H_Y ０と
なる領域を広く得ることができ、コンパレータ（20）の
作動領域を広げることはできる。しかし、逆にピストン
（24）の動作範囲を狭めたり、摩擦抵抗がより大きくな
ることによりピストン（24）の動作速度を低下させるた
め、磁石（25）の幅Ｄをあまり広くすることはできな
い。

また、さらに、コンパレータ（20）のしきい値V_Tを下
げれば、第29図（ｂ）に示すコンパレータ（20）の作動
領域Ｌを広げることはできるが、第29図（ａ）に示す外
側の正のピークP₃の影響を受けるため、しきい値V_Tを下
げることはあまり望ましくない。

本発明の目的は、上記のような欠点がなく、充分に広
い作動領域を有する近接スイッチ用の磁気検出素子を提
供するものである。

［課題を解決するための手段］本発明は以上のような問題点を解決するためになされ
たもので、強磁性磁気電気抵抗材料により電流通路とな
る複数の細長い短冊部を折り返し配置して、これら短冊
部を直列に結合した磁気検出用と温度補償用の各抵抗体
を、無磁界状態での抵抗値が略等しくなるように絶縁性
基板上に形成し、これら磁気検出用と温度補償用の抵抗
体を構成するそれぞれの短冊部を流れる電流の平均方向
が互いに略直角となるように配置し、これら磁気検出用
と温度補償用の抵抗体を直列に結合し、磁気の接近を磁
気電気抵抗効果による前記磁気検出用抵抗体の電気抵抗
の変化で検出する磁気検出素子において、磁気の接近に
よる磁気電気抵抗効果による電気抵抗変化を、前記温度
補償用の抵抗体は前記磁気検出用の抵抗体より小さく、
あるいは、前記磁気検出用の抵抗体は前記温度補償用の
抵抗体より大きくしてなるものである。

具体的には、温度補償用の抵抗体の短冊部の幅を、検
出用の抵抗体の短冊部の幅より狭く形成することによ
り、磁気の接近による磁気電気抵抗効果による電気抵抗
変化を磁気検出用の抵抗体より小さくしてなるものであ
る。

また、他の手段として、磁気検出用の抵抗体の両側の
短冊部のなす角度θが、０゜＜θ≦75゜であって、片側
の短冊部がそれぞれ平行に形成されたハの字状に配置す
ることにより、または、磁気検出用の抵抗体の両端の短
冊部のなす角度θが０゜＜θ≦125゜の範囲の略扇状に
配置することにより、磁気の接近による磁気電気抵抗効
果による電気抵抗変化を温度補償用の抵抗体より大きく
してなるものである。

［作用］検出用の抵抗体の短冊部より、温度補償用の抵抗体の
短冊部の幅を狭めて面積を小さくすることにより、これ
らの抵抗体に同一の磁気を接近させた場合、検出用の抵
抗体の抵抗変化より、温度補償用の抵抗体の抵抗変化の
方が小さくなり、磁界の影響による抵抗変化がないこと
が望ましい温度補償用の強磁性磁気抵抗体の磁気抵抗特
性が従来より理想に近い特性となる。

また、検出用の抵抗体を片側の短冊部がそれぞれ平行
に形成されたハの字状に配置したり、検出用の抵抗体の
一部ないし前部の短冊部間に角度をつけて抵抗体を略扇
状にすることにより、円弧状の磁界の作用を効率良く受
け、検出位置を中心とした所望の範囲内では、より多く
の磁界の影響を受けることが望ましい検出用の強磁性磁
気抵抗体の磁気抵抗特性が従来より理想に近い特性とな
る。」［実施例］本発明の第１実施例を第１図ないし第８図に基づいて
説明する。

第１図において、（1a）はガラス基板（２）の表面上
に検出抵抗体（3a）、補償抵抗体（4a）、入力端子
（５）（６）および出力端子（７）が形成された磁気検
出素子である。

検出抵抗体（3a）は、強磁性磁気電気抵抗材料である
Ni−Fe合金で複数の平行な短冊部（８）を形成し、この
短冊部（８）を直列に結合して形成され、この短冊部
（８）は約1000Åの厚さで18μｍの幅W_Aに設定されてい
る。補償抵抗体（4a）は、前記検出抵抗体（3a）の短冊
部（８）に対して直角方向に向けられた複数の短冊部
（９）で形成され、この短冊部（９）はNi−Fe合金によ
り、約1000Åの厚さ、６μｍの幅W_Bで、かつ、この補償
抵抗体（4a）と前記検出抵抗体（3a）の抵抗値が略等し
くなる長さl_Bに形成され、この面積が前記検出抵抗（3
a）よりも小さくされている。この補償抵抗体（4a）の
一方の端部と前記検出抵抗体（3a）の一方の端部は結合
され、この結合点に接続して前記出力端子（７）が電気
良導体により形成されている。前記入力端子（５）
（６）は、電気良導体により形成され、前記検出抵抗体
（3a）および補償抵抗体（4a）の他方の端部にそれぞれ
結合されている。

つぎに上記磁気検出素子（1a）の製造工程を簡単に説
明する。

清浄なガラス基板（２）の表面上に、強磁性磁気電気
抵抗材料であるNi−Fe合金を約1000Åの厚さの薄膜に真
空蒸着する。

フォトエッチングにより、検出抵抗体（3a）および補
償抵抗体（4a）以外の部分の薄膜を除去し、短冊部
（８）および短冊部（９）がそれぞれ連結した検出抵抗
3a 3a）および補償抵抗体（4a）を形成する。

検出抵抗体（3a）および補償抵抗体（4a）を形成した
上に、電気良導体であるAlを1.5μｍの厚さに真空蒸着
する。

再び、フォトエッチングにより、入力端子（５）
（６）と出力端子（７）以外の部分のAlを除去する。

以上の構成においては、検出抵抗体（3a）および補償
抵抗体（4a）の磁界に対する静特性は、それぞれ第２図
に示すように、低磁界では検出抵抗体（3a）の静特性R₃
より補償抵抗体（4a）の静特性R₄の方が小さい抵抗変化
を示すものとなる。

以上の磁気検出素子（1a）を、第３図および第４図に
示すように、この磁気検出素子（1a）以外は従来例と同
じ構成の近接スイッチ（10a）に組み込む。そして、第
５図に示すように、この近接スイッチ（10a）をピスト
ンシリンダ（21）に取付けたとき、補償抵抗体（4a）お
よび検出抵抗体（3a）が差動増幅器（19）の出力V_Aに与
える影響を個別に分解した出力特性を第８図（ａ）
（ｂ）に示す。

検出抵抗体（3a）の出力特性は第７図（ｂ）に示すよ
うに、補償抵抗体（4a）をこの補償抵抗体（4a）と等し
い抵抗値を有する抵抗器（4r）に置き換えた回路（但
し、温度係数は無視し、一定温度の条件の下）で測定
し、補償抵抗体（4a）の出力特性もまた同様、第７図
（ａ）に示すように、検出抵抗体（3a）をこの検出抵抗
体（3a）と等しい抵抗値を有する抵抗器（3r）に置き換
えた回路で測定した。

この結果検出抵抗体（3a）の特性は、第８図（ｂ）に
示すように、検出位置Ｏの中心に従来の磁気検出素子
（１）の特性（第32図（ｂ））より太いピークP₁′と外
側のピークP₃′を有する。

補償抵抗体（4a）の特性は、第８図（ａ）に示すよう
に、検出位置Ｏの中心の両側にごく小さい負のピーク
P₂′を有し、差動増幅器（19）の出力特性は、第６図
（ａ）に示すように、第８図（ａ）（ｂ）の前記検出抵
抗体（3a）と補償抵抗体（4a）の特性を合成したものと
なり、コンパレータ（20）のしきい値V_Tを差動増幅器
（19）の出力V_Aの検出位置Ｏの中心のピークP₁の２分の
１とすると、コンパレータ（20）の出力V₀がオンとなる
作動領域L₁は、第６図（ｂ）に示すように約5mmとな
る。

つぎに、本発明の第２実施例を第９図ないし第12図に
基づいて説明する。

第９図に示す磁気検出素子（1b）は、１枚の基板
（２）上に第１実施例と同様の検出抵抗体および補償抵
抗体（3b₁）（4b₁）と（3b₂）（4b₂）を２組、並列に接
続して形成し、入力端子（５）（６）を共通とし、出力
端子（7₁）（7₂）を別々に設けたものである。

この磁気検出素子（1b）の短冊部（8₁）（8₂）は16μ
ｍの幅W_Aに設定され、短冊部（9₁）（9₂）は８μｍの幅
W_Bに設定されている。

これら短冊部（8₁）（8₂）（8₁）（8₂）の長さl_A、l_B
は、検出抵抗体（3b₁）と補償抵抗体（4b₁）との抵抗値
および検出抵抗体（3b₂）と補償抵抗体（4b₂）との抵抗
値がそれぞれ略等しくなるように設定され、短冊部
（8₁）（8₂）（9₁）（9₂）は、SiOの保護膜（27）で被
覆されている。

また入力端子（５）（６）および出力端子（7₁）
（7₂）はCu−Sn合金により形成されている。

以上の磁気検出素子（1b）は、第10図に示すような近
接スイッチ（10b）に、検出および補償抵抗体（3b₁）
（3b₂）（4b₁）（4b₂）が回路基板（12）側に伏せられ
て組み込まれている。第10図において（11）は信号処理
回路である。

近接スイッチ（10b）の回路は、第11図に示すように
検出抵抗体（3b₁）および補償抵抗体（4b₁）の結合点
（出力端子）（7₁）と、抵抗（16₁）および可変抵抗（1
7₁）の結合点が差動増幅器（19₁）に入力されて第１の
ブリッジが構成され、同様に検出抵抗体（3b₂）、補償
抵抗体（4b₂）、抵抗（16₂）、可変抵抗（17₂）および
差動増幅器（19₂）により、第２のブリッジが構成さ
れ、これらのブリッジは入力端子（５）（６）を介して
ともに電源E₀に結合されている。前記差動増幅器（1
9₁）（19₂）の出力V_A1、V_A2は、それぞれの出力V_A1、V
_A2の正の最大のピークP₁の２分の１のしきい値のコンパ
レータ（20₁）（20₂）に入力されている。これらのコン
パレータ（20₁）（20₂）の出力V0₁、V0₂は、一方でEOR
（ExclusiveOR）回路（29）を介してVsとして出力さ
れ、他方でAND回路（30）を介してVcとして出力され
る。

以上の構成の近接スイッチ（10b）を第１実施例同様
のピストンシリンダ（212）に取り付けたときの各素子
の出力を第12図（ａ）〜（ｆ）に示す。

差動増幅器（19₁）（19₂）の出力V_A1、V_A2は第12図
（ａ）（ｂ）に示すように、第６図（ａ）の第１実施例
の差動増幅器（19）の出力V_Aと略同じであるが、抵抗体
（3b₁）（4b₁）と抵抗体（3b₂）（4b₂）のピッチ分（0.
8mm）だけ、中心位置が左右にずれており、第12図
（ｃ）（ｄ）に示すようにコンパレータ（20₁）（20₂）
の出力V₀₁、V₀₂も同様にずれてそれぞれ約4.6mmの作動
領域L₂およびL₃となる。

AND回路（30）の出力Vcは、第12図（ｃ）（ｄ）の論
理積であるから、第12図（ｅ）に示すように、検出位置
Ｏを中心とした約3.8mmの作動領域L₄となる。

EOR回路（29）の出力Vsは、第12図（ｃ）（ｄ）の排
他的論理和であるから第12図（ｆ）に示すように、前記
AND回路（30）の作動領域L₄の両側に0.8mmの作動領域L₅
を生ずる。

以上の構成では、AND回路（30）の出力Vcはピストン
（24）が検出位置Ｏを中心とした3.8mmの作動領域L₄の
範囲内にあることを示し、EOR回路（29）の出力Vsは作
動領域L₄には達してはいないが、この作動領域L₄の近傍
0.8mm以内の作動領域L₅の範囲にあることを示す信号と
なる。

本発明の第３実施例を第13図ないし第20図に基づいて
説明する。

第13図において、（1c）はガラス基板（２）の表面上
に検出抵抗体（3c）、補償抵抗体（4c）、入力端子
（５）（６）および出力端子（７）が形成された磁気検
出素子である。

検出抵抗体（3c）は、強磁性磁気電気抵抗材料である
Ni−Fe合金で複数の短冊部（8J）と短冊部（8K）が各々
平行に形成され、これら短冊部（8J）と短冊部（8K）と
の間の角度θが60゜に設定された略ハの字状に形成さ
れ、これらの短冊部（8J）および（8K）が直列に結合さ
れている。そして、この検出抵抗体（3c）の短冊部（8
J）（8K）は約800Åの厚さで18μｍの幅W_Aに設定されて
いる。

補償抵抗体（4c）は、前記検出抵抗体（3c）の短冊部
（8J）（8K）の平均方向に対して直角方向に向けられた
複数の並行な短冊部（９）を直列に結合し、全体として
略長方形に形成されている。この短冊部（９）はNi−Fe
合金により、約800Åの厚さ、６μｍの幅W_Bで、かつ、
この補償抵抗体（4c）と前記検出抵抗体（3c）の抵抗値
が略等しくなる長さl_Bに形成され、この面積が前記検出
抵抗（3c）よりも小さくされている。

この補償抵抗体（4c）の一方の端部と前記検出抵抗体
（3c）の一方の端部は結合され、この結合点に接続して
前記出力端子（７）が電気良導体により形成されてい
る。前記入力端子（５）（６）は、電気良導体により形
成され、前記検出抵抗体（3c）および補償抵抗体（4c）
の他方の端部にそれぞれ結合されている。

以上の構成において、検出抵抗体（3c）および補償抵
抗体（4c）の磁界に対する静特性は、それぞれ第14図に
示すように低磁界では検出抵抗体（3c）の静特性R₃より
補償抵抗体（4c）の静特性R₄の方が小さい抵抗変化を示
すものとなる。

以上の磁気検出素子（1c）を、第15図および第16図に
示すように、この磁気検出素子（1c）以外は従来例と同
じ構成の近接スイッチ（10c）に組み込む。この近接ス
イッチ（10c）を第１実施例同様にピストンシリンダ（2
1）に取付けたとき、補償抵抗体（4c）および検出抵抗
体（3c）が差動増幅器（19）の出力V_Aに与える影響を個
別に分解した出力特性を第17図（ａ）（ｂ）に示す。補
償抵抗体（4c）の出力特性は第７図（ａ）の第１実施例
と略同様に、検出抵抗体（3c）をこの検出抵抗体（3c）
等しい抵抗値を有する抵抗器（3r）に置き換えた回路で
測定し、検出抵抗体（3c）の出力特性もまた同様、第７
図（ｂ）の第１実施例と略同様に、補償抵抗体（4c）を
この検出抵抗体（4c）と等しい抵抗値を有する抵抗器
（4r）に置き換えた回路で測定した。

この結果、検出抵抗体（3c）の特性は第17図（ｂ）に
示すように、検出位置Ｏの中心の先端がわずかに凹んで
はいるが従来の磁気検出素子（１）の特性（第32図
（ｂ））より太いピークP₁′を有する。補償抵抗体（4
c）の特性は第17図（ａ）に示すように、検出位置Ｏの
中心の両側にごく小さい負のピークP₂′を有し、差動増
幅器（19）の出力特性は、第18図（ａ）に示すように、
第17図（ａ）（ｂ）の補償抵抗体（4c）と前記検出抵抗
体（3c）の特性を合成したものとなり、コンパレータ
（20）のしきい値V_Tを差動増幅器（19）の出力V_Aの検出
位置Ｏの中心の値P₁の２分の１とすると、コンパレータ
（20）の出力V₀がオンとなる作動領域L₆は、第18図
（ｂ）に示すように約7mmとなる。

第13図において、検出抵抗体（3c）の短冊部（8J）と
短冊部（8K）とのなす角度θを１゜〜90゜まで変化させ
たときのコンパレータ（20）の作動領域L₆と実使用の可
否をつぎの表１に示す。

第13図において角度θが80゜以上になると、検出抵抗
体（3c）の特性は第19図に示すように、検出位置Ｏの中
心の値P₁′が大幅に下がるとともに両側に大きなピーク
P₄′を有するようになり、この特性と第17図（ａ）に示
す補償抵抗体（4c）の特性との合成である差動増幅器
（19）の出力特性は、第20図（ａ）に示すように２個の
ピークP₄を有する。このため、コンパレータ（20）のし
きい値V_Tを差動増幅器（19）の出力V_Aの検出位置Ｏの中
心となる値P₁の２分の１とすると基準電位である0Vとの
差がほとんどなくなり、しきい値V_TをピークP₄の２分の
１とすると第20図（ｂ）に示すようにコンパレータ（2
0）の出力V₀がオンとなると作動領域L₆′が２個に分裂
して、検出位置Ｏを定めることができにくくなる。

したがって、本発明の第３実施例においては、検出抵
抗体（3c）の短冊部（8J）と短冊部（8K）とでなす角度
θは０゜≦θ≦75゜の範囲が適当である。

つぎに、本発明の第４実施例を第21図ないし第24図に
基づいて説明する。

第21図に示す磁気検出素子（1d）は、基板（２）上に
第３実施例と同様の補償抵抗体（4d）と、複数の短冊部
（８）のそれぞれの間に角度を持たせ、全体として略扇
状に形成された検出抵抗体（3d）とを接続して形成し、
入力端子（５）（６）および出力端子（７）を設けたも
のである。検出抵抗体（3d）の右端の短冊部（８）と左
端の短冊部（８）とでなす角度θは90゜に設定されてい
る。

この磁気検出素子（1d）の短冊部（８）は16μｍの幅
W_Aに、短冊部（９）は６μｍの幅W_Bに設定され、これら
短冊部（８）（９）の長さl_A、l_Bは検出抵抗体（3d）と
補償抵抗体（4d）との抵抗値がそれぞれ略等しくなるよ
うに設定され、短冊部（８）（９）はSiOの保護膜（2
7）で被覆され、さらにエポキシ樹脂の防湿膜（28）で
被覆されている。

また、入力端子（５）（６）および出力端子（７）は
Cu−Ni合金により形成されている。

以上の磁気検出素子（1d）は、第22図に示すように近
接スイッチ（10d）に、検出および補償抵抗体（3d）（4
d）が回路基板（12）側に伏せられて組み込まれる。

以上の構成の近接スイッチ（10d）を，第１実施例と
同様のピストンシリンダ（21）の取り付けたときの出力
を第23図（ａ）（ｂ）に示す。

差動増幅器（19）の出力は、第23図（ａ）に示すよう
に、検出位置Ｏを中心として従来の磁気検出素子（１）
より太いピークP₁を有し、コンパレータ（20）の出力V₀
がオンとなる差動領域L₇は、第23図（ｂ）に示すように
約6.5mmとなる。

第21図において、検出抵抗体（3d）の複数の短冊部
（８）間に持たせた角度を変え、右端の短冊部（８）と
左端の短冊部（８）とでなす角度θを１゜〜135゜まで
変化させたときのコンパレータ（20）の差動領域L₇と実
使用の可否を表２に示す。

第21図において角度θが130゜以上になると、検出抵
抗体（3d）の特性は第24図に示すように、検出位置Ｏの
中心の値P₁′が大幅に下がるとともに両側に大きなピー
クP₄を有するようになり、第20図（ａ）（ｂ）に示す第
３実施例と同様に検出位置Ｏを定めることができにくく
なる。

したがって、本発明の第４実施例においては、検出抵
抗体（3d）の右端の短冊部（８）と左端の短冊部（８）
とでなす角度θは、０゜＜θ≦125゜の範囲が適当であ
る。

以上の第３および第４実施例では、ガラス基板（２）
上に１組の検出用と温度補償用の抵抗体（3c）（4c）ま
たは（3d）（4d）が形成されているが、第２実施例のよ
うに１枚のガラス基板上に、２組の検出用と温度補償用
の抵抗体（3c）（4c）または（3d）（4d）を並列に接続
して形成し入力端子（５）（６）を共通とすることもで
きる。

以上の各実施例では、温度補償用の抵抗体（4a）（4b
₁）（4b₂）（4c）（4d）を略方形としたが、本発明はこ
れに限られるものではなく、短冊部（９）が並行であれ
ば、例えば、台形状などであってもよい。

以上の各実施例では、絶縁性基板としてガラス基板
（２）を用いているが、本発明はこれに限られるもので
はなく、例えば、表面が酸化されたSi基板など絶縁性を
有するものであればよい。

以上の各実施例では、強磁性磁気電気抵抗材料とし
て、Ni−Fe合金を用いたが、本発明はこれに限られるも
のではなく、例えば、Ni−Co合金などのような強磁性磁
気電気抵抗材料であればよい。

以上の実施例では、磁気検出素子を近接スイッチとし
てピストンシリンダのピストン位置検出に用いた例を説
明したが、本発明はこれに限られるものではなく、強磁
性磁気電気抵抗材料の検出用の抵抗体と温度補償用の抵
抗体を有する磁気検出素子であればよい。

［発明の効果］本発明は以上のように構成したので、温度補償用の抵
抗体と磁気検出用の抵抗体を１回の工程で形成できるよ
うに同一の強磁性磁気電気抵抗材料で形成したにもかか
わらず、温度補償用の抵抗体が受ける磁界の影響を減ら
すとともに磁気検出用の抵抗体が受ける磁界の範囲を充
分に広くし、磁気の検出領域を大幅に広げることがで
き、検出ミスのない高い信頼性を有する近接スイッチを
提供でき、また、近接スイッチの取付調整も極めて容易
になるという効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図は本発明の第１実施例を示すもの
で、第１図は磁気検出素子の平面図、第２図は第１図の
磁気検出素子の検出抵抗体と補償抵抗体の磁気電気抵抗
変化特性図、第３図は第１図の磁気検出素子を組み込ん
だ近接スイッチの１部切り欠いた平面図、第４図は第３
図の近接スイッチの回路図、第５図は第３図の近接スイ
ッチをピストンシリンダに固定した例を示す断面図、第
６図（ａ）は第３図の近接スイッチの差動増幅器の出力
特性図、第６図（ｂ）は第３図の近接スイッチのコンパ
レータの出力特性図、第７図（ａ）は補償抵抗体の特性
を得るための回路の回路図、第７図（ｂ）は検出抵抗体
の特性を得るための回路の回路図、第８図（ａ）は第１
図の磁気検出素子の補償抵抗体の分解出力特性図、第８
図（ｂ）は第１図の磁気検出素子の検出抵抗体の分解出
力特性図である。第９図ないし第12図は本発明の第２実施例を示すもの
で、第９図は磁気検出素子の平面図、第10図は第９図の
磁気検出素子を組み込んだ近接スイッチの１部切り欠い
た平面図、第11図は第10図の近接スイッチの回路図、第
12図（ａ）〜（ｆ）は第10図の近接スイッチの各素子の
出力特性図である。第13図ないし第20図は本発明の第３実施例を示すもの
で、第13図は磁気検出素子の平面図、第14図は第13図の
磁気検出素子の検出抵抗体と補償抵抗体の磁気電気抵抗
特性図、第15図は第13図の磁気検出素子を組み込んだ近
接スイッチの１部切り欠いた平面図、第16図は第15図の
近接スイッチの回路図、第17図（ａ）は第13図の磁気検
出素子の補償抵抗体の分解出力特性図、第17図（ｂ）は
第13図の磁気検出素子の検出抵抗体の分解出力特性図、
第18図（ａ）は第15図の近接スイッチの差動増幅器の出
力特性図、第18図（ｂ）は第15図の近接スイッチのコン
パレータの出力特性図、第19図はθ＝80゜のときの検出
抵抗体の分解出力特性図、第20図（ａ）はθ＝80゜のと
きの差動増幅器の出力特性図、第20図（ｂ）はθ＝80゜
のときのコンパレータの出力特性図である。第21図ないし第24図は本発明の第４実施例を示すもの
で、第21図は磁気検出素子の平面図、第22図は第21図の
磁気検出素子を組み込んだ近接スイッチの１部切い欠い
た平面図、第23図（ａ）は第22図の近接スイッチの差動
増幅器の出力特性図、第23図（ｂ）は第22図の近接スイ
ッチのコンパレータの出力特性図、第24図はθ＝130゜
のときの検出抵抗体の分解出力特性図である。第25図ないし第32図は従来例を示すもので、第25図は従
来の磁気検出素子の平面図、第26図は第25図の磁気検出
素子を組み込んだ近接スイッチの１部切り欠いた平面
図、第27図は第26図の近接スイッチの回路図、第28図は
第26図の近接スイッチをピストンシリンダに固定した例
を示す断面図、第29図（ａ）は第26図の近接スイッチの
差動増幅器の出力特性図、第29図（ｂ）は第26図の近接
スイッチのコンパレータの出力特性図、第30図（ａ）
（ｂ）は磁気検出素子が磁界の中に置かれたときの説明
図、第31図は第25図の磁気検出素子の検出抵抗体と補償
抵抗体の磁気電気抵抗変化特性図、第32図（ａ）は第25
図の磁気検出素子の補償抵抗体の分解出力特性図、第32
図（ｂ）は第25図の磁気検出素子の検出抵抗体の分解出
力特性図である。（1a）（1b）（1c）（1d）……磁気検出素子、（２）…
…基板、（3a）（3b₁）（3b₂）（3c）（3d）……磁界検
出用の抵抗体、（4a）（4b₁）（4b₂）（4c）（4d）……
温度補償用の抵抗体、（５）（６）……入力端子、
（７）（7₁）（7₂）……出力端子、（８）（8₁）（8₂）
（8J）（8K）（９）（9₁）（9₁）……短冊部、（10a）
（10b）（10c）（10d）……近接スイッチ、（11）……
信号処理回路、（12）……回路基板、（13）……筐体、
（14）……入出力信号ケーブル、（15）……金線、（1
6）（16₁）（16₂）……抵抗、（17）（17₁）（17₂）…
…可変抵抗、（19）（19₁）（19₂）……差動増幅器、
（20）（20₁）（20₂）……コンパレータ、（21）……小
型ピストンシリンダ、（22）……シリンダ、（23）……
バンド、（24）……ピストン、（25）……磁石、（26）
……ロッド、（27）……保護膜、（28）……防湿膜、
（29）……EOR（ExclusiveOR）回路、（30）……AND回
路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大川原好彦静岡県磐田郡竜洋町宮本364―１浜松光電株式会社竜洋工場内 (72)発明者小池寿一静岡県磐田郡竜洋町宮本364―１浜松光電株式会社竜洋工場内 (72)発明者柏内政則静岡県磐田郡竜洋町宮本364―１浜松光電株式会社竜洋工場内 (72)発明者松浦孝介静岡県磐田郡竜洋町宮本364―１浜松光電株式会社竜洋工場内 (72)発明者河合克浩静岡県磐田郡竜洋町宮本364―１浜松光電株式会社竜洋工場内 (72)発明者鈴木伸一静岡県磐田郡竜洋町宮本364―１浜松光電株式会社竜洋工場内 (72)発明者桜木哲夫静岡県磐田郡竜洋町宮本364―１浜松光電株式会社竜洋工場内 (56)参考文献特開平２−300681（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−83074（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−80578（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−80579（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−98103（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−33508（ＪＰ，Ａ) 特開昭48−71893（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 33/00 - 33/18

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】強磁性磁気電気抵抗材料により電流通路と
なる複数の細長い短冊部を折り返し配置して、これら短
冊部を直列に結合した磁気検出用と温度補償用の各抵抗
体を、無磁界状態での抵抗値が略等しくなるように絶縁
性基板上に形成し、これら磁気検出用と温度補償用の抵
抗体を構成するそれぞれの短冊部を流れる電流の平均方
向が互いに略直角となるように配置し、これら磁気検出
用と温度補償用の抵抗体を直列に結合し、磁気の接近を
磁気電気抵抗効果による前記磁気検出用抵抗体の電気抵
抗の変化で検出する磁気検出素子において、前記温度補償用の抵抗体は、短冊部の幅を前記検出用の
抵抗体の短冊部の幅より狭く形成することにより、磁気
の接近による磁気電気抵抗効果による電気抵抗変化を前
記磁気検出用の抵抗体より小さくしてなることを特徴と
する磁気検出素子。
【請求項２】強磁性磁気電気抵抗材料により電流通路と
なる複数の細長い短冊部を折り返し配置して、これら短
冊部を直列に結合した磁気検出用と温度補償用の各抵抗
体を、無磁界状態での抵抗値が略等しくなるように絶縁
性基板上に形成し、これら磁気検出用と温度補償用の抵
抗体を構成するそれぞれの短冊部を流れる電流の平均方
向が互いに略直角となるように配置し、これら磁気検出
用と温度補償用の抵抗体を直列に結合し、磁気の接近を
磁気電気抵抗効果による前記磁気検出用抵抗体の電気抵
抗の変化で検出する磁気検出素子において、前記磁気検出用の抵抗体は、両側の短冊部のなす角度θ
が０゜＜θ≦75゜であって、片側の短冊部がそれぞれ平
行に形成されたハの字状に配置することにより、磁気の
接近による磁気電気抵抗効果による電気抵抗変化を前記
温度補償用の抵抗体より大きくしてなることを特徴とす
る磁気検出素子。
【請求項３】強磁性磁気電気抵抗材料により電流通路と
なる複数の細長い短冊部を折り返し配置して、これら短
冊部を直列に結合した磁気検出用と温度補償用の各抵抗
体を、無磁界状態での抵抗値が略等しくなるように絶縁
性基板上に形成し、これら磁気検出用と温度補償用の抵
抗体を構成するそれぞれの短冊部を流れる電流の平均方
向が互いに略直角となるように配置し、これら磁気検出
用と温度補償用の抵抗体を直列に結合し、磁気の接近を
磁気電気抵抗効果による前記磁気検出用抵抗体の電気抵
抗の変化で検出する磁気検出素子において、前記磁気検出用の抵抗体は、両端の短冊部のなす角度θ
が０゜＜θ≦125゜の範囲の略扇状に配置することによ
り、磁気の接近による磁気電気抵抗効果による電気抵抗
変化を前記温度補償用の抵抗体より大きくしてなること
を特徴とする磁気検出素子。