(57)【要約】【課題】センサを小さくし、ワイドレンジ化し、処理回路もシンプルにし、全体として小型化して、重量および消費電力を低減すること。【解決手段】外周に磁気的性質が周期的に変化する磁性体１１が配設された自動車用車輪と同期して回転する回転体１の回転に伴う周期的磁場の変化を検知する磁気センサ２１、２２と、検知された周期的磁場の変化を信号処理する信号処理回路２３および前記自動車用回転体の回転数を演算する演算回路３を備え、前記磁気センサ２１、２２が、前記磁性体１１の磁気的性質が変化する周期に応じた位相関係になるように配置された２つのマグネト・インピーダンス素子によって構成されるとともに、前記信号処理回路２３が、出力を切換手段Ｓ１、Ｓ２によって交互に切り替えて信号処理する１  個の信号処理回路から成るマグネト・インピーダンス磁気検出器２を備えている自動車用回転体の回転数検知装置。【選択図】        図１
2004264156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に磁気的性質が周期的に変化する磁性体が配設された自動車用回転体の回転に伴う周期的磁場の変化を検知する磁気センサと、検知された周期的磁場の変化を信号処理する信号処理回路および該信号処理回路から出力された出力信号に基づき前記自動車用回転体の回転数を演算する演算回路を備えた自動車用回転体の回転数検知装置において、
前記磁気センサが、前記自動車用回転体の外周に配設された前記磁性体の磁気的性質が変化する周期に応じた位相関係になるように配置された２つのマグネト・インピーダンス素子によって構成されるとともに、
前記信号処理回路が、前記２つのマグネト・インピーダンス素子からの出力を切換手段によって交互に切り替えて信号処理する１個の信号処理回路から成るマグネト・インピーダンス磁気検出器を備えている
ことを特徴とする自動車用回転体の回転数検知装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記演算回路が、前記信号処理回路から出力された出力信号である磁場変化の周波数から自動車用回転体の回転数を演算するとともに、前記２つのマグネト・インピーダンス素子からの出力信号の位相差に基づき自動車用回転体の回転方向を演算し、２線式リード線を介して回転数信号および回転方向信号を出力する
ことを特徴とする自動車用回転体の回転数検知装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記２つのマグネト・インピーダンス素子が、アモルファスワイヤと該アモルファスワイヤの回りに巻装された検知コイルとから成り、
前記１個の信号処理回路が、前記２つのマグネト・インピーダンス素子を交互に切換えてパルス通電するパルスジェネレータと、これに同期して得られる２つの磁気信号を交互に所定の時間保持することにより時系列で出力するサンプルホールド回路からなる１組の電子回路である
ことを特徴とする自動車用回転体の回転数検知装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記２つのマグネト・インピーダンス素子と前記１組の電子回路とが、同一の基板上に形成されている
ことを特徴とする自動車用回転体の回転数検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輪またはエンジン出力軸のような自動車用回転体の外周に磁気的性質が周期的に変化する磁性体を配設して、自動車用回転体の回転に伴う周期的磁場の変化を検知する磁気センサと、検知された周期的磁場の変化を信号処理する信号処理回路および該信号処理回路から出力された出力信号に基づき前記自動車用回転体の回転数を演算する演算回路を備えた小型で低消費電力かつ高温度雰囲気で計測可能な自動車用回転体の回転数検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の制御システムの進展に伴い車輪速（回転数）センサは高分解能化が求められるとともにブレーキ装置の近傍に取り付ける必要があるので、例えば１２０℃の雰囲気に耐えかつ安定な計測ができるとともに、コスト低減のため小型かつ軽量さらに高精密な組み立て技術を必要としないものであらねばならない。
従来の車輪回転数検出装置は、ハット状の鋼板製芯金に配設され周方向に多極磁化された磁気エンコーダに対向して、ホール素子からなる磁気センサを複数配置して、複数の信号処理回路および演算回路により車輪の回転数を検出するものであった（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３４０９１８号公報（第３頁、第１図〜第３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の車輪回転数検出装置は、ハット状の鋼板製芯金に配設され周方向に多極磁化された磁気エンコーダに対向して、ホール素子からなる磁気センサを複数配置して、複数の信号処理回路および演算回路により車輪の回転数を検出するものであるため、感度が充分でないとともに、センサも大きくなり、処理回路も複雑となり、全体として大型となり、重量および消費電力が大きくなるという問題があった。
【０００５】
すなわち前記ホール素子は、一般的に感度が低いため磁気エンコーダとのギャップを小さくする必要がある。特に分解能を高めるため磁気エンコーダの磁極間距離を小さくすると磁力も弱まるため上記ギャップを０．５ｍｍかあるいはそれ以下のように可能な限り小さくする必要があるので、このような磁気センサを組み付けるにはエンコーダとホール素子とが接触しないように精密な組み立て装置が必要となり、低コスト化が阻害されるという問題があった。
【０００６】
一方、自動車の車輪周辺部は加減速度、振動などの作用力が大きく偏心、ガタなどによる回転部と固定部との接触、衝突を避けるため前記ギャップを広く取らざるを得ない。したがって従来のホール素子、磁気抵抗素子では低感度のためノイズの混入などにより検出が不安定になる恐れが大きいという問題があった。
【０００７】
また前記ホール素子の感度が低い問題を補うために高倍率の増幅器を用いると、温度によるドリフト・熱雑音などにより信号対雑音比が悪化したり、電子回路によっては規模が大きくなるとともに、高価になるという問題があった。
【０００８】
そこで本発明者は、外周に磁気的性質が周期的に変化する磁性体が配設された自動車用回転体の回転に伴う周期的磁場の変化を検知する磁気センサと、検知された周期的磁場の変化を信号処理する信号処理回路および該信号処理回路から出力された出力信号に基づき前記自動車用回転体の回転数を演算する演算回路を備えた自動車用回転体の回転数検知装置において、マグネト・インピーダンス磁気検出器を構成する前記磁気センサを、前記自動車用回転体の外周に配設された前記磁性体の磁気的性質が変化する周期に応じた位相関係になるように配置された２つのマグネト・インピーダンス素子によって構成するとともに、前記信号処理回路を１個の信号処理回路によって構成することによって、前記２つのマグネト・インピーダンス素子からの出力を切換手段によって交互に切り替えて信号処理するという本発明の技術的思想に着眼し、更に研究開発を重ねた結果、センサを小さくし、処理回路もシンプルにし、全体として小型化して、重量および消費電力を低減するという目的を達成する本発明に到達した。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明（請求項１に記載の第１発明）の自動車用回転体の回転数検知装置は、
外周に磁気的性質が周期的に変化する磁性体が配設された自動車用回転体の回転に伴う周期的磁場の変化を検知する磁気センサと、検知された周期的磁場の変化を信号処理する信号処理回路および該信号処理回路から出力された出力信号に基づき前記自動車用回転体の回転数を演算する演算回路を備えた自動車用回転体の回転数検知装置において、
前記磁気センサが、前記自動車用回転体の外周に配設された前記磁性体の磁気的性質が変化する周期に応じた位相関係になるように配置された２つのマグネト・インピーダンス素子によって構成されるとともに、
前記信号処理回路が、前記２つのマグネト・インピーダンス素子からの出力を切換手段によって交互に切り替えて信号処理する１  個の信号処理回路から成るマグネト・インピーダンス磁気検出器を備えている
ものである。
【００１０】
本発明（請求項２に記載の第２発明）の自動車用回転体の回転数検知装置は、
前記第１発明において、
前記演算回路が、２線式リード線によって接続された前記信号処理回路から出力された出力信号である磁場変化の周波数から自動車用回転体の回転数を演算するとともに、前記２つのマグネト・インピーダンス素子からの出力信号の位相差に基づき自動車用回転体の回転方向を演算する
ものである。
【００１１】
本発明（請求項３に記載の第３発明）の自動車用回転体の回転数検知装置は、
前記第２発明において、
前記２つのマグネト・インピーダンス素子が、アモルファスワイヤと該アモルファスワイヤの回りに巻装された検知コイルとから成り、
前記１  個の信号処理回路が、前記２つのマグネト・インピーダンス素子を交互に切換えてパルス通電するパルスジェネレータと、これに同期して得られる２つの磁気信号を交互に所定の時間保持することにより時系列で出力するサンプルホールド回路からなる１組の電子回路である
ものである。
【００１２】
本発明（請求項４に記載の第４発明）の自動車用回転体の回転数検知装置は、
前記第３発明において、
前記２つのマグネト・インピーダンス素子と前記１組の電子回路とが、同一の基板上に形成されている
ものである。
【００１３】
【発明の作用および効果】
上記構成より成る第１発明の自動車用回転体の回転数検知装置は、外周に磁気的性質が周期的に変化する磁性体が配設された自動車用回転体の回転に伴う周期的磁場の変化を検知する磁気センサと、検知された周期的磁場の変化を信号処理する信号処理回路および該信号処理回路から出力された出力信号に基づき前記自動車用回転体の回転数を演算する演算回路を備えた自動車用回転体の回転数検知装置において、マグネト・インピーダンス磁気検出器としての前記磁気センサを構成する前記自動車用回転体の外周に配設された前記磁性体の磁気的性質が変化する周期に応じた位相関係になるように配置された前記２つのマグネト・インピーダンス素子によって自動車用回転体の回転に伴う周期的磁場の変化を検知し、前記信号処理回路を構成する前記１個の信号処理回路が、前記２つのマグネト・インピーダンス素子からの出力を切換手段によって交互に切り替えて信号処理するものであるので、一方のマグネト・インピーダンス素子が動作している時には他方のマグネト・インピーダンス素子が動作していないため、互いに他方のマグネト・インピーダンス素子の動作による電磁的影響を受けないため、高精度の回転数検知を可能にするとともに、センサを小さくし、処理回路もシンプルにし、全体として小型化して、重量および消費電力を低減するという効果を奏する。
【００１４】
上記構成より成る第２発明の自動車用回転体の回転数検知装置は、前記第１発明において、前記演算回路が、前記信号処理回路から出力された出力信号である磁場変化の周波数から自動車用回転体の回転数を演算するとともに、前記２つのマグネト・インピーダンス素子からの出力信号の位相差に基づき自動車用回転体の回転方向を演算し、２線式リード線を介して回転数信号および回転方向信号を出力するので、自動車用回転体の回転数および回転方向の検出を可能にするとともに、リード線の取回しを容易にするという効果を奏する。
【００１５】
上記構成より成る第３発明の自動車用回転体の回転数検知装置は、前記第２発明において、前記２つのマグネト・インピーダンス素子が、アモルファスワイヤにパルス電流が印加されたときの周囲磁場を該アモルファスワイヤの回りに巻装された検知コイルによって電圧が誘起され、前記１  個の信号処理回路としての電子回路が、前記２つのマグネト・インピーダンス素子を交互に切換えてパルス通電するパルスジェネレータのパルス通電に同期して前記サンプルホールド回路が得られる２つの磁気信号を交互に所定の時間保持することにより時系列で出力するので、一方のマグネト・インピーダンス素子がパルス通電され動作している時には他方のマグネト・インピーダンス素子はパルス通電されていないため動作していないことから、互いに他方のマグネト・インピーダンス素子のパルス通電に伴う動作による電磁的影響を受けないため、高精度の回転数検知を可能にするとともに、前記２つのマグネト・インピーダンス素子の同時通電および電子回路における同時信号処理をすることはないため、消費電力の低減を可能にし、処理回路をシンプルにするという効果を奏する。
【００１６】
上記構成より成る第４発明の自動車用回転体の回転数検知装置は、前記第３発明において、前記２つのマグネト・インピーダンス素子と前記１組の電子回路とが、同一の基板上に形成されているので、前記２つのマグネト・インピーダンス素子の特性を揃えることが出来るため、高精度且つ安定な測定を可能にするとともに、センサを小さくし、処理回路もシンプルにし、全体として小型化して、自動車への取付けに対して精密な作業を不要にするという効果を奏する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態につき、図面を用いて説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
本第１実施形態の自動車用回転体の回転数検知装置は、図１ないし図４に示されるように外周に磁気的性質が周期的に変化する磁性体１１が配設された自動車用車輪と同期して回転する回転体１の回転に伴う周期的磁場の変化を検知する磁気センサ２１、２２と、検知された周期的磁場の変化を信号処理する信号処理回路２３および該信号処理回路２３から出力された出力信号に基づき前記自動車用回転体の回転数を演算する演算回路３を備えた自動車用回転体の回転数検知装置において、前記磁気センサ２１、２２が、前記回転体１の外周に配設された前記磁性体１１の磁気的性質が変化する周期に応じた位相関係になるように配置された２つのマグネト・インピーダンス素子によって構成されるとともに、前記信号処理回路２３が、前記２つのマグネト・インピーダンス素子からの出力を切換手段Ｓ１、Ｓ２によって交互に切り替えて信号処理する１個の信号処理回路から成るマグネト・インピーダンス磁気検出器２を備えているものである。
【００１９】
本第１実施形態における回転センサは、図１に構成を示すごとく周囲に複数の着磁がなされた円形の磁性体１１からなる回転体１と、回転に伴い周期的に変化する磁界を検出するためのセンサとして、１２０℃の温度環境で動作が可能な２つのアモルファスワイヤからなるマグネト・インピーダンス磁気センサを切換えて交互に時系列で２つの磁気信号を出力するひとつの信号処理回路２３からなるマグネト・インピーダンス磁気検出器２と前記周期的に変化する磁界による磁気信号から回転数および回転方向の信号であるパルスを出力する演算回路としてのパルス変換回路３からなる。
【００２０】
図１において磁性回転体１は、周囲にＮ，Ｓに着磁した複数の磁極を持つ円板であり、これが回転すると近接して配設された２つのマグネト・インピーダンス素子２１、２２は、正弦波的に変化する磁気信号を検出する。またこの２つのマグネト・インピーダンス素子２１、２２は、互いの検出位相が９０度となる位置に配設されている。
【００２１】
前記マグネト・インピーダンス磁気検出器２において、マグネト・インピーダンス素子２１、２２はアモルファスワイヤ２１０、２２０に検出コイル２１１、２２１を巻回した構造をしたもので、このアモルファスワイヤにパルス電流を印加したときに周囲磁場の強さに対応した電圧が前記検出コイル２１１、２２１に瞬間的に発生する。
【００２２】
前記信号処理回路２３は、前記２つのアモルファスワイヤ２１０、２２０にパルス電流を印加するとともに、検出コイル２１１、２２１の電圧をサンプルホールドして出力するものであるが、２つのアモルファスワイヤ２１０、２２０を交互に切換えてパルスの印加を行うとともにサンプルホールドするので、前記２つの磁気信号は時間的に直列で交互に出力される。したがって２つのセンサ２１、２２に対して１つの信号処理回路２３で対処するため、小型かつ低消費電力化が図られる。
【００２３】
パルス変換回路３は、前記信号処理回路２の出力である２つの正弦波信号からその周波数に対応するパルスすなわち回転数信号を出力するとともに、前記２つの信号の位相から回転方向を判定し出力するものである。
【００２４】
さらに本第１実施形態における信号処理回路２３を中心にマグネト・インピーダンス磁気検出器２およびパルス変換回路３について、図２を用いて具体的に説明する。
【００２５】
マグネト・インピーダンス磁気検出器２における信号処理回路２３は、パルスジェネレータ２３１とサンプルホールド回路２３２からなる。パルスジェネレータ２３１は繰返し周波数が２ＭＨｚ  でパルス幅が数十ｎｓ（ナノ秒）でかつ所定の位相差で同期する２つのパルス列を発生し、端子Ｐ１、Ｐ２の組とＰ３、Ｐ４の組からそれぞれ５μｓ（マイクロ秒）の周期で交互に切換えて出力する。
【００２６】
また、出力端子Ｐ５は、このパルス列を５μｓごとに交互に切換えるときの同期信号が出力されるが、これは後段のパルス変換回路３に接続されている。前記端子Ｐ１およびＰ３は、２つのマグネト・インピーダンス素子２１、２２アモルファスワイヤに接続されているので、５μｓの期間ごとに交互に２ＭＨｚのパルス列の電流が印加される。
【００２７】
パルスが印加されるとマグネト・インピーダンス素子２１、２２の各コイル２１１、２２１には周囲の磁場に対応する電圧が瞬間的に誘起される。アナログスイッチＳ１、Ｓ２の制御端子に前記パルスジェネレータ２３１の出力端子Ｐ２、Ｐ４のパルスが印加されるとごく短期間スイッチが”  閉”  になるので前記マグネト・インピーダンス素子２１、２２のコイル２１１、２２１に瞬間的に誘起した磁場に対応する電圧がサンプルホールド回路２３２のコンデンサＣにホールドされる。
【００２８】
前述のごとくマグネト・インピーダンス素子に印加されるパルス列は２ＭＨｚであるので磁場の計測は２ＭＨｚの繰り返しで実行されるが、アナログスイッチＳ１、Ｓ２とコンデンサＣおよび増幅器Ａがサンプルホールド回路２３２を形成しているので、この出力端子Ｐ６の磁気信号は２ＭＨｚのパルス列が続いている５μｓの間はぼ連続的な波形である。
【００２９】
しかしながら前述のようにパルスジェネレータ２３１は５μｓの周期でパルス列をＰ１，Ｐ２の組とＰ３、Ｐ４の組と交互に出力するので、前記マグネト・インピーダンス素子２１と２２が検出した磁気信号が５μｓの周期でかわるがわる時系列に端子Ｐ６に出力される。
【００３０】
図１において前記磁性体が外周に配設された前記回転体１が回転すると、前記２つのマグネト・インピーダンス素子２１、２２が検出する信号は図３のａに示すごとく９０度の位相差をもった正弦波となる。この磁気信号が検出コイル２１１、２２１を通してサンプルホールド回路２３２に印加されるが、前記のごとく２つのマグネト・インピーダンス素子２１、２２の信号は５μｓごとに交互に切換えられるので前記サンプルホールド回路の出力端子Ｐ６には、図３のｂのごとくに９０度位相差のある２つの正弦波が５μｓごとに交互にチョッピングされた波形となる。同図中のＡ、Ｂの符号はそれぞれのマグネト・インピーダンス素子２１、２２に対応する信号である。また、この出力端子Ｐ６の信号がマグネト・インピーダンス磁気検出器２としての出力信号である。
【００３１】
ここで説明したごとくこのマグネト・インピーダンス磁気検出器２は２つのマグネト・インピーダンス素子の信号を１つの電子回路で処理して磁気信号を出力するので電子回路の小型化とともに低消費電力化を実現している。
【００３２】
次に回転体の回転数を演算する演算手段としてのパルス変換回路３について、図２を用いて説明する。パルス変換回路３は、前記マグネト・インピーダンス磁気検出器２の出力信号から回転数信号と回転方向信号を抽出するためのものであり、正の電圧信号のみに対応するコンパレータ３１と前記の５μｓでチョッピングされたマグネト・インピーダンス磁気検出器２の出力信号から前記Ａ、Ｂ２つの正弦波に対応した矩形波信号を弁別するための信号弁別回路３２と３３さらに波形整形回路３４、回転方向弁別回路３５および出力回路３６から成る。
【００３３】
前記コンパレータ３１は、前記マグネト・インピーダンス磁気検出器２の正の出力信号のみに対応し図３のｃのごとくロジック波形となる。これを受けてフリップフロップ回路からなる弁別回路３２，３３は、図２のパルスジェネレータ２３１の出力端子Ｐ５の周期が５μｓの切換え信号を参照信号として、前記マグネト・インピーダンス磁気検出器２の出力信号すなわち図３におけるＡ、Ｂ２つの正弦波の信号に対応した矩形波信号を得る。すなわち図３のｄは前記正弦波Ａの正の半サイクルに対応した矩形波である。また図３のｅは前記正弦波Ｂの正の半サイクルに対応した矩形波である。
【００３４】
前記波形整形回路３４は、抵抗とコンデンサからなる微分回路とロジック回路のＯＲ回路からなるもので、前記信号弁別回路３２，３３の出力を微分して図３のｆに示す所定の時間幅のパルスを得る。このパルス周波数は前記回転体１の磁場変化の周波数すなわち回転数に対応した信号である。
【００３５】
この波形整形回路３４の出力パルスは、出力回路３６のトランジスタＴ１に接続されており、ロジックの”  ０””１”  に対応して前記トランジスタのコレクタが抵抗を通してオン，オフするので、図３のｇのごとく電源受給源である端子Ｐ７を通して電源回路の消費電流が増減する。
【００３６】
また、回転方向弁別回路３５は、前記信号弁別回路３２と３３の出力信号の位相から回転方向を検知するもので、その出力が、たとえば  ”１”  であれば右回転、”  ０”  であれば左回転である。この信号は、出力回路３６のトランジスタＴ２に接続されておりロジックの”  ０””１”  に対応してトランジスタのコレクタが所定の抵抗を通してオン，オフするので、図４のａのごとく電源回路の消費電流が増減する。
【００３７】
以上によりパルス変換回路３の出力すなわち本回転センサの出力端子Ｐ７の電流信号は、図４のａおよびｂに示す回転数信号パルスの和の電流信号となり、図４のｃのごとく左回転のときは回転数信号のパルスのみであり、右回転のときは所定の直流電流の上に回転数信号が重畳する形となる。なおこの図には本回転センサの電子回路が消費する電流の波形の図示は省略している。以上により本回転センサの回転数と回転方向の信号を電源線の＋、−の２本のみで出力を可能とした。
【００３８】
なお、図３において、電源安定化回路３０は、前記マグネト・インピーダンス磁気検出器２およびパルス変換回路３へ供給する直流電流を安定な電圧に制御するものであるが、詳細な説明は省略する。
【００３９】
なお上述したごとくここでマグネト・インピーダンス素子としてアモルファスワイヤを採用したのは、アモルファスワイヤの本来の性質上、１２０℃の温度環境でも安定な動作が可能なためであり、自動車の車輪の回転計測およびエンジン回転計測等の自動車用回転体の回転数検出に利用する目的からである。
【００４０】
本第１実施形態の自動車用回転体の回転数検知装置は、近年の自動車などの厳しい温度環境に耐え、かつ小型軽量さらに低消費電力型の回転センサの要求があることから、かかるのニーズに対応できる回転センサを提案するものである。
【００４１】
現在、一般的に用いられる回転する歯車と磁石に巻回したコイルとで交流信号を出力する方式の車輪速センサは、車速当たりの周波数（１回転当たりのパルス数）が低いため低速度になるにしたがい速度情報が緩慢になり誤差が大となり、かつ検出電圧が低下するので時速数ｋｍ／ｈが計測限界である。一方ＡＢＳを始め、その他の制御機能の品質を向上するためこの計測限界を広げるようもっと低速（たとえば時速１ｋｍ／ｈ以下）まで計測可能としたいとの要望が強い。
【００４２】
低車速（低回転数）になっても検出電圧が変化しない方式としてホール素子、磁気抵抗素子を用いた磁場強度を検出する方式があり、本第１実施形態の自動車用回転体の回転数検知装置も低車速（低回転数）になっても検出電圧が変化しないのである。
【００４３】
本第１実施形態において、低速度になっても所定の速度情報を得るために１回転あたりの磁石の着磁極数を多くする必要があるが、安価なフェライト材料に高密度着磁することで実現でき、高価なアルニコ、ネオジウムなどの磁石を使う必要がない。これはマグネト・インピーダンス素子が高感度であるため高密度着磁による磁力の減少があっても十分安定に磁気計測が可能であるからである。
【００４４】
今後の車両制御には、電気自動車、ハイブリッド車その他において、回転方向情報も必要とされるが、本第１実施形態は回転方向を検出するので、かかる用途への適用が可能である。
【００４５】
車輪周辺はブレーキング熱の発生により高温になり、１２０℃付近での安定な動作を要求されるが、本第１実施形態のマグネト・インピーダンス磁気検出器は、１２０℃の動作が可能であり、自動車部品の小型化、低消費電力型、高温度範囲作動、低コストの要望に対応可能である。
【００４６】
本第１実施形態においては、パッケージ内で信号処理を行い出力するので、出力はハイレベルにできるのでノイズの混入がなく、また１つのパッケージ内にセンサ部と信号処理回路を収納することで小型、取り扱い・組付が容易である。
【００４７】
また本第１実施形態においては、一方のマグネト・インピーダンス素子がパルス通電され動作している時には他方のマグネト・インピーダンス素子はパルス通電されていないため動作していないことから、互いに他方のマグネト・インピーダンス素子のパルス通電に伴う動作による電磁的影響を受けることはないため、高精度の回転数検知を可能にするとともに、前記２つのマグネト・インピーダンス素子の同時通電および信号処理回路における同時信号処理をすることはないため、信号処理における干渉も無く、消費電力の低減を可能にするものである。
【００４８】
本第１実施形態においては、前記演算回路３としての前記パルス変換回路の出力の取り出しにリード線の２線式を採用しているので、すでに装着されている現行車速センサの置き換えを容易にするものである。
【００４９】
（第２実施形態）
本第２実施形態の自動車用回転体の回転数検知装置は、図５に示されるように前記回転磁性体としてリング磁石１２を用いた例であり、すでに既設されている回転軸１０に取り付けて回転計測を行う態様の例である。
【００５０】
本第２実施形態においては、リングの円周面に磁石の極を設けたもので、２つのマグネト・インピーダンス素子２１、２２は、法線方向に配設されており、上述の第１実施形態と同様の作用効果を奏するもので、説明を省略する。
【００５１】
（第３実施形態）
本第３実施形態の自動車用回転体の回転数検知装置は、図６に示されるように前記回転磁性体として積極的な磁石を用いるのではなく半硬質磁性材料からなる歯車の磁場を検出することで、回転センサの構成をシンプルにして低廉化をはかるものである。
【００５２】
図６における歯車１０１は、半硬質磁性材料からなるもので着磁によって微弱な磁気を発生する。従来のホール素子あるいは磁気抵抗素子などは低感度のため検出が不安定であるが、２つのマグネト・インピーダンス磁気検出器２１、２２は、通常１００倍から１００００倍高感度であるため安定に前記歯車１０１の磁気を検出することができる。これにより回転体として多極着磁された磁石を用いることなく、安価な回転センサを実現することができる。
【００５３】
（第４実施形態）
本第４実施形態の自動車用回転体の回転数検知装置は、安価で安定度の高い回転センサを実現するもので、図７に示されるように前記回転磁性体として半硬質磁性材料からなる歯車１１１とこれを着磁するために歯の近傍に配設された安価な磁石１１２からなるものである。
【００５４】
前記歯車１１１が回転すると歯の部分が前記磁石１１２の磁場Ｆに曝露されるので各歯が順次磁化され、残留磁気によりそれぞれの歯から磁場を生じる。この回転に伴う磁場変化を前記マグネト・インピーダンス磁気検出器で検出することで回転を計測することができる。
【００５５】
本第４実施形態においては、この磁石１１２により常に磁化しながら計測することで、外乱による影響も受けず安定な磁場計測が可能になる。ここでマグネト・インピーダンス素子２１、２２からなるマグネト・インピーダンス磁気検出器は高感度であるため、前記着磁のための磁場は弱くてもよく、安価な磁石を用いることができる。
【００５６】
また本第４実施形態においては、磁石１１２の取り付けには高い位置精度を必要としないので、歯の近くに置くだけでよく、構造設計あるいは製造上の制約も少なくコストを低く抑えることができるので安価かつ安定度の高い回転センサを実現できる。車輪速センサは、車輪とともに回転する磁性体と回転しない軸受部材に所定のギャップ（距離）を隔てて取り付ける磁気センサであることから、有用性を高めるものである。
【００５７】
磁極間距離を小さくすると一般に磁場強度が落ちるが、これを安定に検知するためには磁気センサを磁石に近づける必要がある。一方、車輪速センサを取り付ける車輪周辺は加減速度、振動、作用力が大きいので偏心、ガタなどによる回転部と固定部との接触、衝突の問題を避けるためギャップを広く取らざるを得ず、従来のホール素子、磁気抵抗素子ではノイズの混入などにより計測が不安定になる恐れがあったが、本第４実施形態は、かかる問題を解決するものである。
【００５８】
すなわち本第４実施形態におけるマグネト・インピーダンス磁気検出器は、ホール素子の１００から１０００倍高倍感度であるためホール素子、磁気抵抗素子よりもギャップを広くすることができるので、精密組み付けの必要がなく製作コストが安い、また自動車ユーザの維持管理も容易である。
【００５９】
【実施例】
以下上述の実施形態の自動車用回転体の回転数検知装置において、用いることが出来る磁気検出器の実施例につき、図面を用いて説明する。
【００６０】
（実施例）
本実施例の磁気検出器は、図８に示されるように自動車分野における適用を考慮して、小型化および高感度化したもので、以下図８および図９を用いて説明する。
【００６１】
前記磁気検出器２を構成する２つのマグネト・インピーダンス素子２１、２２の基板１００の大きさは、幅０．５ｍｍ、高さ０．５ｍｍとし、長手方向の長さを３ｍｍとし、感磁体２１０、２２０は、ＣｏＦｅＳｉＢ系合金を使った直径３０μｍまたは直径２０μｍで、３ｍｍ以下の長さのアモルファスワイヤである。  電磁コイル２１１、２２１は、  前記基板１００の長手方向に形成した溝１００Ｇの溝面１００Ｓに形成されたコイルの片側２１１Ａ、２２１Ａと、溝１００Ｇの溝上面１００ＵＳ（樹脂ＳＲの上面ＳＲＵ）に形成された残り片側のコイル２１１Ｂ、２２１Ｂの２層構造により形成したものである。
【００６２】
前記溝面１１１および溝上面１１２に形成されるコイルの片側２１１Ａ、２２１Ａおよび残り片側のコイル２１１Ｂ、２２１Ｂは、図８および図９に示されるように電極配線基板１の長手方向に形成された溝１００Ｇの溝面１００Ｓの全面および前記溝１００Ｇの対向部および近接部（溝上面１００ＵＳ）にコイルを構成する導電性の磁性金属薄膜を蒸着により形成し、形成された金属薄膜が螺旋状に残るように間隙部を構成する導電性金属薄膜部を選択エッチング手法により除去することにより、コイルの全体の長手方向の長さを１．５ｍｍまたは２ｍｍの長さに亘り形成される。なお図９において、図８のＡ−Ａ′断面にかかわらず、理解の便のために溝１００Ｇの全面の４面にロの字状にコイルが形成されている状態を示した。
【００６３】
電磁コイル２１１、２２１の円相当内径（高さと幅で形成される溝断面積と同一面積となる円の直径）は、２００μｍまたは１００μｍ以下であるのが望ましいので、６６μｍに一例として設定した。  電磁コイル２１１、２２１の１ターン当たりの（単位長さ当たり）の捲線間隔は１００μｍ／巻以下であるのが望ましいので、一例として５０μｍ／巻に設定されている。
【００６４】
素子基板１００の長さとして３ｍｍを採用して前記２つのマグネト・インピーダンス素子２１、２２のアモルファスワイヤ２１０、２２０および電磁コイル２１１、２２１が、図１０に示されるように全体基板ＢＰ上に一体に形成され、前記磁気検出器２１、２２の両端に配設した電極を介して接続された前記信号処理回路としての前記電子回路２３も同一全体基板ＢＰ上に形成され、かかる電子回路２３からのセンサ出力を図１１に示す。
【００６５】
本実施例の磁気検出器は、自動車分野における適用を考慮して上述のように小型化、薄型化、小容積（幅０．５ｍｍ、高さ０．５ｍｍ、長手方向の長さ３ｍｍ）を実現しながら、図１１から明らかなように４０ガウス（Ｇ）で０．２Ｖのフルスケールまでリニアな出力が得られ、リニアな測定および高感度な測定を実現するものである。
【００６６】
また本実施例の磁気検出器は、マグネト・インピーダンス素子としてアモルファスワイヤを採用したので、アモルファスワイヤの本来の性質上、１２０℃の温度環境でも安定な動作が可能なため、自動車における１２０℃付近の温度環境でも安定な動作が可能であり、自動車用の回転体の回転数検出に適するという効果を奏するものである。
【００６７】
さらに本実施例の磁気検出器は、マグネト・インピーダンス素子をより高感度な磁気センサとするために、検出コイルとしての電磁コイル２１１、２２１の円相当内径の半径を２００μｍまたは１００μｍ以下にするのが望ましい、本実施例においては一例として６６μｍに設定し、極めて小さくしたのでアモルファスワイヤと検出コイルとの電磁結合を大きくすることに対して有効であるとともに、センサの薄型化および小容量化にとっても有効である。
【００６８】
また本実施例の磁気検出器は、前記２つのマグネト・インピーダンス素子および信号処理回路を１つの基板にマウント（装荷）することにより、小型かつ取り扱いを容易にすることができ、さらにマグネト・インピーダンス素子が高感度のため回転体とのギャップを１ｍｍ以上に大きくしても安定な磁気計測ができるので自動車に取り付ける際に精密な組付け作業を必要としないので生産コストを抑制するという非常に大きな効果を奏する。
【００６９】
さらに本実施例においては、２  つのマグネト・インピーダンス素子を所定の精度で管理された自動機で製作するとともに、２つのマグネト・インピーダンス素子をそれぞれ駆動するＩＣ回路からなるパルスジェネレータの２つのドライバー回路の駆動特性およびそれぞれに対応するサンプルホールド回路の２つのアナログスイッチのスイッチ特性を同一とするため、それぞれ近接した場所に回路を形成するようにマスク設計を行い、２つのマグネト・インピーダンス素子の特性を互いに等しくしたので、２  つのマグネト・インピーダンス素子の特性を互いに等しくすることが出来るものである。
【００７０】
本実施例においては、基板１００の大きさは、幅０．５ｍｍ、高さ０．５ｍｍとし、長手方向の長さを３ｍｍとし、アモルファスワイヤの長さは３ｍｍ以下であることから、上述した図１１から明らかなように４０ガウスで０．２Ｖのフルスケールまでリニヤーな出力が得られるため、従来ヒステリシス特性や非直線特性を無くするためにアモルファスワイヤにもう一つのコイルを設けてこれにフィードバック電流を流したり、バイアス電流を流したりするフィードバック技術の必要性を解消するものである。これにより常時直流電流を流すことが不要となり低消費電力化が可能となった。またバイアスコイルを省略できマグネト・インピーダンス素子をシンプル化するものである。
【００７１】
上述の実施形態は、説明のために例示したもので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。
【００７２】
なお上述した実施形態においては、マグネト・インピーダンス素子としてアモルファスワイヤを採用したのは、アモルファスワイヤの本来の性質上、１２０℃の温度環境でも安定な動作が可能なためであり、自動車の車輪の回転計測およびエンジン回転計測等の自動車用回転体の回転数検出に利用することが出来るが、本発明としてはそれらに限定されるものでは無く、その他工場設備等で高温環境でかつ高信頼な回転計測を必要とする場所でも実用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の自動車用回転体の回転数検知装置を示す全体ブロック図である。
【図２】本第１実施形態におけるマグネト・インピーダンス磁気検出器およびパルス変換回路の詳細を示す詳細回路図である。
【図３】本第１実施形態におけるマグネト・インピーダンス磁気検出器およひパルス変換回路の各部の信号波形を示すチャート図である。
【図４】本第１実施形態のパルス変換回路における回転方向の判別するための信号波形を示すチャート図である。
【図５】本発明の第２実施形態の自動車用回転体の回転数検知装置の要部を示す斜視図である。
【図６】本発明の第３実施形態の自動車用回転体の回転数検知装置の要部を示す部分正面図である。。
【図７】本発明の第４実施形態の自動車用回転体の回転数検知装置の要部を示す部分正面図である。。
【図８】本発明の実施例における磁気検出器を示す平面図である。
【図９】本実施例における磁気検出器を示す図８中Ａ−Ａ′線に沿う横断面図である。
【図１０】本実施例における全体基板上の２つのマグネト・インピーダンス素子および電子回路の配置例を示す平面図である。
【図１１】本実施例における磁気検出器の外部磁場と出力電圧の関係を示す線図である。
【符号の説明】
１  回転体
１１  磁性体
２  マグネト・インピーダンス磁気検出器
２１、２２  磁気センサ
２３  信号処理回路
３  演算回路
Ｓ１、Ｓ２  切換手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004264156.tif 000007
【図６】
2004264156.tif 000008
【図７】
2004264156.tif 000009
【図８】
2004264156.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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