(57)【要約】  回転角検出装置は、着磁ピッチλの多極磁気パターンを外周に有する回転ドラムの回転角を検出する回転角検出装置であって、前記多極磁気パターンを検出する検出トラックを備え、前記検出トラックは、前記多極磁気パターンの検出信号の基本波成分に重畳された複数の高周波成分のうち除去すべき高周波成分の次数をｎとするときλ／（２ｎ）の間隔で配された複数の第１の磁気抵抗素子を有しており、第１の基準電位と出力端子との間に配された第１の検出素子群と、λ／（２ｎ）の間隔で配された複数の第２の磁気抵抗素子を有しており、前記出力端子と第２の基準電位との間に配された第２の検出素子群と、前記複数の第１の磁気抵抗素子の間に配された複数の第１のダミー磁気抵抗素子と、前記複数の第２の磁気抵抗素子の間に配された複数の第２のダミー磁気抵抗素子とを有し、前記複数の第１の磁気抵抗素子及び前記複数の第１のダミー磁気抵抗素子のうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔は、互いに均等であり、前記複数の第２の磁気抵抗素子及び前記複数の第２のダミー磁気抵抗素子のうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔は、互いに均等である。
2012066667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
着磁ピッチλの多極磁気パターンを外周に有する回転ドラムの回転角を検出する回転角検出装置であって、
前記多極磁気パターンを検出する検出トラックを備え、
前記検出トラックは、
前記多極磁気パターンの検出信号の基本波成分に重畳された複数の高周波成分のうち除去すべき高周波成分の次数をｎとするときλ／（２ｎ）の間隔で配された複数の第１の磁気抵抗素子を有しており、第１の基準電位と出力端子との間に配された第１の検出素子群と、
λ／（２ｎ）の間隔で配された複数の第２の磁気抵抗素子を有しており、前記出力端子と第２の基準電位との間に配された第２の検出素子群と、
前記複数の第１の磁気抵抗素子の間に配された複数の第１のダミー磁気抵抗素子と、
前記複数の第２の磁気抵抗素子の間に配された複数の第２のダミー磁気抵抗素子と、
を有し、
前記複数の第１の磁気抵抗素子及び前記複数の第１のダミー磁気抵抗素子のうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔は、互いに均等であり、
前記複数の第２の磁気抵抗素子及び前記複数の第２のダミー磁気抵抗素子のうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔は、互いに均等である
ことを特徴とする回転角検出装置。
【請求項２】
前記検出トラックは、
前記第１の検出素子群及び前記第２の検出素子群の少なくとも一方の両外側に配された複数の第３のダミー磁気抵抗素子をさらに有し、
前記複数の第１の磁気抵抗素子、前記複数の第１のダミー磁気抵抗素子、及び前記複数の第３のダミー磁気抵抗素子のうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔は、互いに均等である、あるいは、前記複数の第２の磁気抵抗素子、前記複数の第２のダミー磁気抵抗素子、及び前記複数の第３のダミー磁気抵抗素子のうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔は、互いに均等である
ことを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
【請求項３】
前記検出トラックは、
前記第１の検出素子群と前記第２の検出素子群との間に配された複数の第４のダミー磁気抵抗素子をさらに有し、
前記複数の第１の磁気抵抗素子、前記複数の第１のダミー磁気抵抗素子、前記複数の第４のダミー磁気抵抗素子、前記複数の第２の磁気抵抗素子、及び前記複数の第２のダミー磁気抵抗素子のうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔は、互いに均等である
ことを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
【請求項４】
前記検出トラックに対してλ／４の位相差で前記多極磁気パターンを検出する第２の検出トラックをさらに備え、
前記検出トラックと前記第２の検出トラックとは、前記回転ドラムの周方向における幅及び位置が均等である
ことを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
【請求項５】
前記検出トラック及び前記第２の検出トラックの上下に均等な間隔で配された複数の第５のダミー磁気抵抗素子をさらに備えた
ことを特徴とする請求項４に記載の回転角検出装置。
【請求項６】
前記複数の第１の磁気抵抗素子及び前記複数の第１のダミー磁気抵抗素子のうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔は、±１０％の公差内で互いに均等であり、
前記複数の第２の磁気抵抗素子及び前記複数の第２のダミー磁気抵抗素子のうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔は、±１０％の公差内で互いに均等である
ことを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
【請求項７】
前記検出トラックは、
前記複数の第１の磁気抵抗素子、前記複数の第１のダミー磁気抵抗素子、前記複数の第２の磁気抵抗素子、及び前記複数の第２のダミー磁気抵抗素子が配された基板をさらに有し、
前記複数の第１の磁気抵抗素子、前記複数の第１のダミー磁気抵抗素子、前記複数の第２の磁気抵抗素子、及び前記複数の第２のダミー磁気抵抗素子は、それぞれ、強磁性体を主成分とする材料で形成されており、
前記基板は、ガラスを主成分とする材料で形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な磁気式回転角検出器は、回転ドラムの外周に着磁ピッチλでＮ極・Ｓ極が交互に着磁された回転ドラムの多極磁気パターンが作る磁界を磁気センサにて検出した結果を用いて、回転ドラムの回転角を、回転ドラムにシャフトを介して連結されたモータ等の回転体の回転角として検出するものである。磁気センサにはＡＭＲ素子などの磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）が用いられ、その磁気センサは、磁界の変化に対して電気抵抗が変化するというＡＭＲ素子の性質を利用するものである。磁気センサでは、回転ドラムが回転することによる磁界の変化をＭＲ素子で検出し、これにより得られる正弦波状の検出信号に基づいて回転ドラムの回転角度を検出する。【０００３】
更に詳細に述べると、磁気センサは、ＭＲ素子をアレイ状に並べることにより、位相の９０度ずれた正弦波（Ａ相）の検出信号および余弦波（Ｂ相）の検出信号が出力されるよう構成されている。これらの磁気センサからの検出信号を受ける後段の演算装置は、Ａ相の検出信号とＢ相の検出信号との逆正接演算を行うことにより回転ドラムの回転角を演算する。【０００４】
一般的に、磁束密度の波形からＭＲ素子の検出信号（ＭＲ波形）に変換される際に、必ずそのＭＲ波形に高調波歪が重畳される。その理由は、磁束密度からＭＲ素子の検出信号（抵抗変化率）に変換されるためのＭＲ特性曲線が、磁束密度ゼロの位置を極小点とする２次関数形状をしており、更に（２次関数形状から外れる）変曲点より大きい磁界（磁束密度）ではその出力が飽和するものとなっており、ＭＲ波形が矩形状に近いものとなるためである。【０００５】
特許文献１には、ピッチλで磁気信号が記録された回転ドラムの位置を検出する磁気センサにおいて、１つのＭＲ素子からλ／１０、λ／６、λ／６＋λ／１０離して他のＭＲ素子が複数配置された構成が記載されている。これにより、特許文献１によれば、これら４つのＭＲ素子の出力信号を後段の差動増幅器で加え合わせることにより、磁気センサの出力信号から第５次及び第３次の高調波を打ち消すことが可能となり、ＭＲ素子の飽和によって生じる磁気センサの出力信号における波形歪みを打ち消すことができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２５２９９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された磁気センサでは、上記のように、３次歪と５次歪とを両方除去するために、５次歪除去のための位置関係（λ／１０のピッチ）で並んだＭＲ素子のペアを更に３次歪除去のための位置関係（λ／６のピッチ）で配置するルール（以後、波形歪除去ルールと呼ぶ）に従って各ＭＲ素子を配置する必要がある。つまり、特許文献１に記載された磁気センサでは、３次歪と５次歪とを効果的に除去するために、１つのＭＲ素子から０、λ／１０、λ／６、λ／６＋λ／１０の距離にある４箇所に各ＭＲ素子を配置する必要がある。【０００８】
一方、各ＭＲ素子は、強磁性薄膜で形成されており、それ自体が回転ドラムからの磁界を集磁することが知られている。そのため、波形歪除去ルールに従って各ＭＲ素子を配置すると、そのＭＲ素子の配置間隔は必ず不等間隔になる。すなわち、特許文献１に記載された磁気センサでは、ＭＲ集磁効果のバラツキにより磁束密度の空間的歪が発生するので、５次歪除去のための位置関係で並んだＭＲ素子のペアの信号間でアンバランスが生じるとともに、３次歪除去のための位置関係で並んだＭＲ素子のペアの信号間でアンバランスが生じる傾向にある。これにより、磁気センサ（回転角検出装置）の出力信号における波形歪みの除去精度が低下する可能性がある。【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、回転角検出装置の検出信号における波形歪みの除去精度を向上できる回転角検出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面にかかる回転角検出装置は、着磁ピッチλの多極磁気パターンを外周に有する回転ドラムの回転角を検出する回転角検出装置であって、前記多極磁気パターンを検出する検出トラックを備え、前記検出トラックは、前記多極磁気パターンの検出信号の基本波成分に重畳された複数の高周波成分のうち除去すべき高周波成分の次数をｎとするときλ／（２ｎ）の間隔で配された複数の第１の磁気抵抗素子を有しており、第１の基準電位と出力端子との間に配された第１の検出素子群と、λ／（２ｎ）の間隔で配された複数の第２の磁気抵抗素子を有しており、前記出力端子と第２の基準電位との間に配された第２の検出素子群と、前記複数の第１の磁気抵抗素子の間に配された複数の第１のダミー磁気抵抗素子と、前記複数の第２の磁気抵抗素子の間に配された複数の第２のダミー磁気抵抗素子とを有し、前記複数の第１の磁気抵抗素子及び前記複数の第１のダミー磁気抵抗素子のうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔は、互いに均等であり、前記複数の第２の磁気抵抗素子及び前記複数の第２のダミー磁気抵抗素子のうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔は、互いに均等であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の第１の磁気抵抗素子及び複数の第１のダミー磁気抵抗素子の集磁効果を均等にでき、複数の第１の磁気抵抗素子近傍における磁束密度の空間的分布を均一化できる。また、複数の第２の磁気抵抗素子及び複数の第２のダミー磁気抵抗素子の集磁効果を均等にでき、複数の第２の磁気抵抗素子近傍における磁束密度の空間的分布を均一化できる。これにより、回転角検出装置の検出信号における波形歪みの除去精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる回転角検出装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１における磁気センサの構成を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１における検出トラックの構成を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１による効果を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態２における検出トラックの構成を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態３における検出トラックの構成を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態４における磁気センサの構成を示す図である。
【図８】図８は、比較例における磁気センサの構成を示す図である。
【図９】図９は、比較例における検出トラックの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる回転角検出装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
実施の形態１にかかる回転角検出装置３０について図１及び図２を用いて説明する。図１は、実施の形態１にかかる回転角検出装置３０の概略構成を示す図である。図２は、実施の形態１における磁気センサ１０の構成を示す図である。
【００１５】
回転角検出装置３０は、図１に示すように、回転ドラム１の回転角を検出する。回転ドラム１は、多極磁気パターン３と磁気パターン４とをそれぞれ外周に有している。多極磁気パターン３は、着磁ピッチλでＮ極・Ｓ極が交互に繰り返し着磁されている。磁気パターン４は、回転ドラム１の集方向における原点を示すように１箇所着磁されている。
【００１６】
回転角検出装置３０は、磁気センサ１０及び回転角度演算部２０を備える。磁気センサ１０は、回転ドラム１の外周に対向するように配されている。磁気センサ１０は、回転ドラム１が回転した際に受ける磁界の変化を検出し、その検出結果を回転角度演算部２０へ出力する。回転角度演算部２０は、磁気センサ１０による検出結果に基づいて回転ドラム１の回転角を演算する。
【００１７】
具体的には、磁気センサ１０は、図２に示すように、基板１１、Ａ相検出トラック１２、Ｂ相検出トラック（第２の検出トラック）１３、及びＺ相検出トラック１４を有する。
【００１８】
基板１１は、磁気センサ１０における回転ドラム１の外周に対向する位置に配され、回転ドラム１の外周への対向面を形成する。基板１１は、例えば、矩形状である。基板１１は、例えば、ガラスを主成分とする材料で形成されている。
【００１９】
Ａ相検出トラック１２は、基板１１上（回転ドラム１の外周への対向面上）における多極磁気パターン３に対向する位置に配されている。Ａ相検出トラック１２は、多極磁気パターン３を検出する。
【００２０】
すなわち、Ａ相検出トラック１２は、複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ２４を有し、回転ドラム１が回転した際における多極磁気パターン３から受ける磁界の変化を磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ２４の抵抗の変化に変換して検出する。Ａ相検出トラック１２は、その検出結果（磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ２４の抵抗の変化に応じた電圧）をＡ相（正弦波）の検出信号（ｓｉｎθ）として回転角度演算部２０へ出力する。
【００２１】
Ｂ相検出トラック１３は、Ａ相検出トラック１２に対して回転ドラム１の周方向に垂直にずれた位置であって、基板１１上（回転ドラム１の外周への対向面上）における多極磁気パターン３に対向する位置に配されている。Ｂ相検出トラック１３は、Ａ相検出トラック１２に対してλ／４の位相差で多極磁気パターン３を検出する。
【００２２】
すなわち、Ｂ相検出トラック１３は、複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ２４を有し、回転ドラム１が回転した際における多極磁気パターン３から（Ａ相検出トラック１２に対してλ／４の位相差で）受ける磁界の変化を磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ２４の抵抗の変化に変換して検出する。Ｂ相検出トラック１３は、その検出結果（磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ２４の抵抗の変化に応じた電圧）をＢ相（余弦波）の検出信号（ｃｏｓθ）として回転角度演算部２０へ出力する。
【００２３】
Ｚ相検出トラック１４は、Ａ相検出トラック１２及びＢ相検出トラック１３に対して回転ドラム１の周方向に垂直にずれた位置であって、基板１１上（回転ドラム１の外周への対向面上）における磁気パターン４に対向する位置に配されている。Ｚ相検出トラック１４は、磁気パターン４を検出する。すなわち、Ｂ相検出トラック１３は、回転ドラム１が回転した際における磁気パターン４から受ける磁界の変化を検出して検出結果をＺ相（原点位置）の検出信号として回転角度演算部２０へ出力する。
【００２４】
これらの信号を受けた回転角度演算部２０は、Ｚ相の検出信号が示す位置を原点として、
θ＝ｔａｎ−１（（ｓｉｎθ）／（ｃｏｓθ））・・・数式１
により、回転ドラム１の回転角θを演算する。
【００２５】
ここで、Ａ相検出トラック１２とＢ相検出トラック１３とは、回転ドラム１の周方向における幅及び位置が均等である。具体的には、Ａ相検出トラック１２とＢ相検出トラック１３とは、破線で囲った共通パターンをともに有しており、回転ドラム１の周方向における共通パターンの位置がλ／４ずれている。そして、Ａ相検出トラック１２における共通パターンに対して図面中右側にダミー磁気抵抗素子Ｄ７０１〜Ｄ７１５が配され、Ｂ相検出トラック１３における共通パターンに対して図面中左側にダミー磁気抵抗素子Ｄ６０１〜Ｄ６１５が配されている。これにより、Ａ相検出トラック１２とＢ相検出トラック１３とは、回転ドラム１の周方向における幅及び位置が均等になっている。
【００２６】
次に、Ａ相検出トラック１２とＢ相検出トラック１３との共通パターンの構成について図３を用いて説明する。図３は、Ａ相検出トラック１２又はＢ相検出トラック１３における共通パターンの構成を示す図である。
【００２７】
共通パターンは、図３に示すように、検出素子群（第１の検出素子群）ＭＲ１、検出素子群（第２の検出素子群）ＭＲ２、ダミー素子群Ｄ１、及びダミー素子群Ｄ２を有している。
【００２８】
検出素子群ＭＲ１は、電源電位（第１の基準電位）Ｖｃｃと出力端子Ｔｏｕｔとの間に配されている。例えば、検出素子群ＭＲ１は、一端が電源電位Ｖｃｃに接続され、他端が出力端子Ｔｏｕｔ及び第２の検出素子群ＭＲ２の一端に接続されている。検出素子群ＭＲ１は、複数の磁気抵抗素子（複数の第１の磁気抵抗素子）ＭＲ１１〜ＭＲ１４を有している。各磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４は、回転ドラム１の周方向に略垂直な方向にストライプ状に延びている。各磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４は、ＡＭＲ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｍａｇｎｅｔ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）効果を有する強磁性体を主成分とする材料で形成されており、集磁効果を有する。各磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４は、例えば、パーマロイで形成されている。
【００２９】
検出素子群ＭＲ１では、複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４が、多極磁気パターン３の検出信号の基本波成分（正弦波又は余弦波）に重畳された複数の高周波成分のうち除去すべき高周波成分（高周波歪み）の次数をｎとするとき、λ／（２ｎ）の間隔で配されている。以下では、この配置のルールを、多極磁気パターン３の検出信号の波形歪みを除去するためのルールであるので、第１の波形歪み除去ルールと呼ぶことにする。すなわち、検出素子群ＭＲ１は、多極磁気パターン３から受ける磁界の変化を、第１の波形歪み除去ルールに従って配された複数の磁気抵抗素子の抵抗の変化に変換して検出し、複数の磁気抵抗素子の抵抗の変化が合成されたものに応じた信号（電圧）を検出結果として出力端子Ｔｏｕｔへ出力する。
【００３０】
例えば、検出素子群ＭＲ１は、３次及び５次の高周波歪みを除去すべき場合、５次歪除去のための位置関係（ピッチＰ５）と３次歪除去のための位置関係（ピッチＰ３）とを含む第１の波形歪み除去ルールに従って配された複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４を有している。磁気抵抗素子ＭＲ１１を基準に考えると、磁気抵抗素子ＭＲ１２は、磁気抵抗素子ＭＲ１１からＰ５＝λ／（２×５）＝λ／１０の距離に配されている。磁気抵抗素子ＭＲ１３は、磁気抵抗素子ＭＲ１１からＰ３＝λ／（２×３）＝λ／６の距離に配されている。磁気抵抗素子ＭＲ１４は、磁気抵抗素子ＭＲ１１からＰ３＋Ｐ５＝λ／６＋λ／１０の距離に配されている。
【００３１】
例えば、Ａ相検出トラック１２における磁気抵抗素子ＭＲ１１が３次の高周波歪みを含む信号Ｆ１（θ）を出力する場合を考える。この場合、
Ｆ１（θ）＝ｓｉｎθ＋α１ｓｉｎ３θ・・・数式２
と表される。このとき、磁気抵抗素子ＭＲ１１からλ／６の距離、すなわち電気角６０度の位置に配された磁気抵抗素子ＭＲ１３の出力する信号Ｆ２（θ）は、
Ｆ２（θ）＝ｓｉｎ（θ＋６０°）＋α２ｓｉｎ３（θ＋６０°）・・・数式３
と表される。
【００３２】
磁気抵抗素子ＭＲ１１及び磁気抵抗素子ＭＲ１３の抵抗の変化が合成されたものに応じた信号は、近似的にＦ１（θ）＋Ｆ２（θ）とみなすことができるので、
Ｆ１（θ）＋Ｆ２（θ）＝ｓｉｎθ＋α１ｓｉｎ３θ＋ｓｉｎ（θ＋６０°）＋α２ｓｉｎ（３θ＋１８０°）
＝ｓｉｎθ＋α１ｓｉｎ３θ＋ｓｉｎ（θ＋６０°）−α２ｓｉｎ３θ
＝ｓｉｎθ＋ｓｉｎ（θ＋６０°）＋（α１−α２）ｓｉｎ３θ・・・数式４
と表すことができる。このとき、
α１＝α２・・・数式５
であれば、
Ｆ１（θ）＋Ｆ２（θ）＝ｓｉｎθ＋ｓｉｎ（θ＋６０°）・・・数式６
となって、３次の高周波歪みが除去される。
【００３３】
検出素子群ＭＲ２は、グランド電位（第２の基準電位）ＧＮＤと出力端子Ｔｏｕｔとの間に配されている。例えば、検出素子群ＭＲ２は、一端がグランド電位ＧＮＤに接続され、他端が出力端子Ｔｏｕｔ及び第１の検出素子群ＭＲ１の他端に接続されている。検出素子群ＭＲ２は、複数の磁気抵抗素子（複数の第２の磁気抵抗素子）ＭＲ２１〜ＭＲ２４を有している。各磁気抵抗素子ＭＲ２１〜ＭＲ２４は、回転ドラム１の周方向に略垂直な方向にストライプ状に延びている。各磁気抵抗素子ＭＲ２１〜ＭＲ２４は、ＡＭＲ効果を有する強磁性体を主成分とする材料で形成されており、集磁効果を有する。各磁気抵抗素子ＭＲ２１〜ＭＲ２４は、例えば、パーマロイで形成されている。
【００３４】
検出素子群ＭＲ２では、複数の磁気抵抗素子ＭＲ２１〜ＭＲ２４が、多極磁気パターン３の検出信号の基本波成分（正弦波又は余弦波）に重畳された複数の高周波成分のうち除去すべき高周波成分（高周波歪み）の次数をｎとするときλ／（２ｎ）の間隔で配された。すなわち、検出素子群ＭＲ２は、多極磁気パターン３から受ける磁界の変化を、第１の波形歪み除去ルールに従って配された複数の磁気抵抗素子の抵抗の変化に変換して検出し、複数の磁気抵抗素子の抵抗の変化が合成されたものに応じた信号（電圧）を検出結果として出力端子Ｔｏｕｔへ出力する。
【００３５】
例えば、検出素子群ＭＲ２は、３次及び５次の高周波歪みを除去すべき場合、５次歪除去のための位置関係（ピッチＰ５）と３次歪除去のための位置関係（ピッチＰ３）とを含む第１の波形歪み除去ルールに従って配された複数の磁気抵抗素子ＭＲ２１〜ＭＲ２４を有している。磁気抵抗素子ＭＲ２１を基準に考えると、磁気抵抗素子ＭＲ２２は、磁気抵抗素子ＭＲ２１からＰ５＝λ／（２×５）＝λ／１０の距離に配されている。磁気抵抗素子ＭＲ２３は、磁気抵抗素子ＭＲ２１からＰ３＝λ／（２×３）＝λ／６の距離に配されている。磁気抵抗素子ＭＲ２４は、磁気抵抗素子ＭＲ２１からＰ３＋Ｐ５＝λ／６＋λ／１０の距離に配されている。
【００３６】
また、検出素子群ＭＲ２では、多極磁気パターン３の検出信号の基本波成分（正弦波又は余弦波）に重畳された複数の高周波成分のうち除去すべき高周波成分（高周波歪み）の次数をｐとするとき、検出素子群ＭＲ１における対応する磁気抵抗素子からのピッチがλ／ｐになっている。以下では、この配置のルールを、多極磁気パターン３の検出信号の波形歪みを除去するための上記と異なるルールであるので、第２の波形歪み除去ルールと呼ぶことにする。すなわち、検出素子群ＭＲ１及び検出素子群ＭＲ２における互いに対応する磁気抵抗素子から出力端子Ｔｏｕｔに出力された信号は、ｐ次の高周波歪みを除去するように打ち消しあう。
【００３７】
例えば、検出素子群ＭＲ１及び検出素子群ＭＲ２における互いに対応する磁気抵抗素子は、２次の高周波歪みを除去すべき場合、２次歪除去のための位置関係（ピッチＰ２）を含む第２の波形歪み除去ルールに従って配されている。検出素子群ＭＲ１側を基準に考えると、磁気抵抗素子ＭＲ２１は、磁気抵抗素子ＭＲ１１からＰ５＝λ／２の距離に配されている。磁気抵抗素子ＭＲ２２は、磁気抵抗素子ＭＲ１２からＰ５＝λ／２の距離に配されている。磁気抵抗素子ＭＲ２３は、磁気抵抗素子ＭＲ１３からＰ５＝λ／２の距離に配されている。磁気抵抗素子ＭＲ２４は、磁気抵抗素子ＭＲ１４からＰ５＝λ／２の距離に配されている。
【００３８】
例えば、Ａ相検出トラック１２における磁気抵抗素子ＭＲ１１が２次の高周波歪みを含む信号Ｆ３（θ）を出力する場合を考える。この場合、
Ｆ３（θ）＝ｓｉｎθ＋β１ｓｉｎ２θ・・・数式７
と表される。このとき、磁気抵抗素子ＭＲ１１からλ／２の距離、すなわち電気角１８０度の位置に配された磁気抵抗素子ＭＲ２１の出力する信号Ｆ４（θ）は、
Ｆ４（θ）＝ｓｉｎ（θ＋１８０°）＋β２ｓｉｎ２（θ＋１８０°）・・・数式８
と表される。
【００３９】
磁気抵抗素子ＭＲ１１からの信号と磁気抵抗素子ＭＲ２１からの信号とが打ち消しあった信号は、近似的にＦ３（θ）−Ｆ４（θ）とみなすことができるので、
Ｆ３（θ）−Ｆ４（θ）＝ｓｉｎθ＋β１ｓｉｎ２θ−ｓｉｎ（θ＋１８０°）−β２ｓｉｎ（２θ＋３６０°）
＝ｓｉｎθ＋β１ｓｉｎ２θ＋ｓｉｎθ−β２ｓｉｎ２θ
＝２ｓｉｎθ＋（β１−β２）ｓｉｎ２θ・・・数式９
と表すことができる。このとき、
β１＝β２・・・数式１０
であれば、
Ｆ３（θ）−Ｆ４（θ）＝２ｓｉｎθ・・・数式１１
となって、２次の高周波歪みが除去される。
【００４０】
ダミー素子群Ｄ１は、複数のダミー磁気抵抗素子（複数の第１のダミー磁気抵抗素子）Ｄ１１〜Ｄ１５を有する。各ダミー磁気抵抗素子Ｄ１１〜Ｄ１５は、各磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４と同様な形状及び寸法を有しており、回転ドラム１の周方向に略垂直な方向にストライプ状に延びている。各ダミー磁気抵抗素子Ｄ１１〜Ｄ１５は、ＡＭＲ効果を有する強磁性体を主成分とする材料で形成されており、集磁効果を有する。各ダミー磁気抵抗素子Ｄ１１〜Ｄ１５は、例えば、パーマロイで形成されている。
【００４１】
複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ１１〜Ｄ１５は、複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４の間に配されている。複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ１１〜Ｄ１５は、複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４及び複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ１１〜Ｄ１５のうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔Ｐ１１〜Ｐ１８が互いに均等になるように、複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４の間に配されている。
【００４２】
具体的には、第１の波形歪み除去ルールによってＬ次、Ｎ次、Ｍ次の高調波歪みを除去すべき場合、Ｌ、Ｍ、Ｎの最小公倍数をＫとすると、隣接する磁気抵抗素子の間隔がλ／（ｍＫ）（ｍは２以上の整数）になるように、複数のダミー磁気抵抗素子を配置する。
【００４３】
例えば、第１の波形歪み除去ルールによって３次、５次の高調波歪みを除去すべき場合、隣接する磁気抵抗素子の間隔Ｐ１１〜Ｐ１８が互いにλ／３０になるように、複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ１１〜Ｄ１５を配置する。
【００４４】
すなわち、ダミー磁気抵抗素子Ｄ１１は、磁気抵抗素子ＭＲ１１及び磁気抵抗素子ＭＲ１２の間であって磁気抵抗素子ＭＲ１１からλ／３０の距離の位置に配されている。ダミー磁気抵抗素子Ｄ１２は、磁気抵抗素子ＭＲ１１及び磁気抵抗素子ＭＲ１２の間であって磁気抵抗素子ＭＲ１２からλ／３０の距離の位置に配されている。ダミー磁気抵抗素子Ｄ１３は、磁気抵抗素子ＭＲ１２及び磁気抵抗素子ＭＲ１３の間であってその両方からλ／３０の距離の位置に配されている。ダミー磁気抵抗素子Ｄ１４は、磁気抵抗素子ＭＲ１３及び磁気抵抗素子ＭＲ１４の間であって磁気抵抗素子ＭＲ１３からλ／３０の距離の位置に配されている。ダミー磁気抵抗素子Ｄ１４は、磁気抵抗素子ＭＲ１３及び磁気抵抗素子ＭＲ１４の間であって磁気抵抗素子ＭＲ１４からλ／３０の距離の位置に配されている。
【００４５】
ダミー素子群Ｄ２は、複数のダミー磁気抵抗素子（複数の第２のダミー磁気抵抗素子）Ｄ２１〜Ｄ２５を有する。各ダミー磁気抵抗素子Ｄ２１〜Ｄ２５は、各磁気抵抗素子ＭＲ２１〜ＭＲ２４と同様な形状及び寸法を有しており、回転ドラム１の周方向に略垂直な方向にストライプ状に延びている。各ダミー磁気抵抗素子Ｄ２１〜Ｄ２５は、ＡＭＲ効果を有する強磁性体を主成分とする材料で形成されており、集磁効果を有する。各ダミー磁気抵抗素子Ｄ２１〜Ｄ２５は、例えば、パーマロイで形成されている。
【００４６】
複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ２１〜Ｄ２５は、複数の磁気抵抗素子ＭＲ２１〜ＭＲ２４の間に配されている。複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ２１〜Ｄ２５は、複数の磁気抵抗素子ＭＲ２１〜ＭＲ２４及び複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ２１〜Ｄ２５のうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔Ｐ２１〜Ｐ２８が互いに均等になるように、複数の磁気抵抗素子ＭＲ２１〜ＭＲ２４の間に配されている。
【００４７】
具体的には、第１の波形歪み除去ルールによってＬ次、Ｎ次、Ｍ次の高調波歪みを除去すべき場合、Ｌ、Ｍ、Ｎの最小公倍数をＫとすると、隣接する磁気抵抗素子の間隔がλ／（ｍＫ）（ｍは２以上の整数）になるように、複数のダミー磁気抵抗素子を配置する。
【００４８】
例えば、第１の波形歪み除去ルールによって３次、５次の高調波歪みを除去すべき場合、隣接する磁気抵抗素子の間隔Ｐ２１〜Ｐ２８が互いにλ／３０になるように、複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ２１〜Ｄ２５を配置する。
【００４９】
すなわち、ダミー磁気抵抗素子Ｄ２１は、磁気抵抗素子ＭＲ２１及び磁気抵抗素子ＭＲ２２の間であって磁気抵抗素子ＭＲ２１からλ／３０の距離の位置に配されている。ダミー磁気抵抗素子Ｄ２２は、磁気抵抗素子ＭＲ２１及び磁気抵抗素子ＭＲ２２の間であって磁気抵抗素子ＭＲ２２からλ／３０の距離の位置に配されている。ダミー磁気抵抗素子Ｄ２３は、磁気抵抗素子ＭＲ２２及び磁気抵抗素子ＭＲ２３の間であってその両方からλ／３０の距離の位置に配されている。ダミー磁気抵抗素子Ｄ２４は、磁気抵抗素子ＭＲ２３及び磁気抵抗素子ＭＲ２４の間であって磁気抵抗素子ＭＲ２３からλ／３０の距離の位置に配されている。ダミー磁気抵抗素子Ｄ２４は、磁気抵抗素子ＭＲ２３及び磁気抵抗素子ＭＲ２４の間であって磁気抵抗素子ＭＲ２４からλ／３０の距離の位置に配されている。
【００５０】
なお、図２に示す各ダミー磁気抵抗素子Ｄ６０１〜Ｄ６１５は、各磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ２４と同様な形状及び寸法を有しており、回転ドラム１の周方向に略垂直な方向にストライプ状に延びている。各ダミー磁気抵抗素子Ｄ６０１〜Ｄ６１５は、ＡＭＲ効果を有する強磁性体を主成分とする材料で形成されており、集磁効果を有する。各ダミー磁気抵抗素子Ｄ６０１〜Ｄ６１５は、例えば、パーマロイで形成されている。
【００５１】
複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ６０１〜Ｄ６１５は、間隔Ｐ１１〜Ｐ１８と均等な間隔で配されている。例えば、間隔Ｐ１１〜Ｐ１８がλ／３０である場合、ダミー磁気抵抗素子Ｄ６０１〜Ｄ６１５が１５本配されて、ダミー磁気抵抗素子Ｄ６０１から磁気抵抗素子ＭＲ１１までの距離がλ／３０×１５＝λ／４となる。
【００５２】
また、図２に示す各ダミー磁気抵抗素子Ｄ７０１〜Ｄ７１５は、各磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ２４と同様な形状及び寸法を有しており、回転ドラム１の周方向に略垂直な方向にストライプ状に延びている。各ダミー磁気抵抗素子Ｄ７０１〜Ｄ７１５は、ＡＭＲ効果を有する強磁性体を主成分とする材料で形成されており、集磁効果を有する。各ダミー磁気抵抗素子Ｄ７０１〜Ｄ７１５は、例えば、パーマロイで形成されている。
【００５３】
複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ７０１〜Ｄ７１５は、間隔Ｐ２１〜Ｐ２８と均等な間隔で配されている。例えば、間隔Ｐ２１〜Ｐ２８がλ／３０である場合、ダミー磁気抵抗素子Ｄ７０１〜Ｄ７１５が１５本配されて、ダミー磁気抵抗素子Ｄ７１５から磁気抵抗素子ＭＲ２４までの距離がλ／３０×１５＝λ／４となる。
【００５４】
次に、実施の形態１による効果を検証するために、本発明者がシミュレーションを行った結果について図４を用いて説明する。図４は、磁気抵抗素子の配置間隔の公差と歪除去率との関係についてのシミュレーション結果を示す。
【００５５】
図４の横軸は、磁気抵抗素子の配置間隔の公差を示す。この公差は、検出素子群ＭＲ１側において複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４及び複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ１１〜Ｄ１５のうち互いに隣接する磁気抵抗素子の平均間隔の均等配置間隔（例えば、上記のλ／３０）からのずれ量を均等配置間隔（例えば、上記のλ／３０）で割った割合を％で表したものである。図４の縦軸は、回転角検出装置１３０の検出信号における波形歪みの除去率（歪除去率）を示す。この歪除去率は、除去された波形歪みのレベルを除去前の波形歪みのレベルで割った割合を％で表したものである。
【００５６】
図４に示されるように、検出素子群ＭＲ１側において複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４及び複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ１１〜Ｄ１５のうち互いに隣接する磁気抵抗素子を±１０％の公差内で均等に配置すれば、回転角検出装置３０に実用上要求される精度である９０％以上の歪除去率を達成できる。仮に、隣接する磁気抵抗素子の平均間隔が±１０％の公差内から外れると、歪除去率が９０％より小さくなり、回転角検出装置３０に実用上要求される精度を確保することが困難になる。
【００５７】
なお、図示していないが、Ａ相検出トラック１１２及びＢ相検出トラック１１３の共通パターンにおける検出素子群ＭＲ２側においても、図４と同様のシミュレーション結果が得られている。
【００５８】
ここで、仮に、図９に示すように、回転角検出装置１３０において、Ａ相検出トラック１１２及びＢ相検出トラック１１３の共通パターンがダミー素子群Ｄ１及びダミー素子群Ｄ２を有しない場合について考える。この場合、検出素子群ＭＲ１側において、磁気抵抗素子ＭＲ１２、ＭＲ１３の間隔Ｐ３−Ｐ５（＝λ／１５）が磁気抵抗素子ＭＲ１１、ＭＲ１２の間隔Ｐ５（＝λ／１０）より小さくなっており、磁気抵抗素子の配置間隔が均等でない。これにより、複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４の集磁効果のバラツキにより磁束密度の空間的歪が発生するので、５次歪除去のための位置関係で並んだ磁気抵抗素子のペアの信号間でアンバランスが生じるとともに、３次歪除去のための位置関係で並んだ磁気抵抗素子のペアの信号間でアンバランスが生じる傾向にある。例えば、上記の数式５が満たされずに、
α１≠α２・・・数式１２
となり、数式４における３次歪の項（（α１−α２）ｓｉｎ３θ）が残ってしまうので、磁気抵抗素子ＭＲ１１及び磁気抵抗素子ＭＲ１３の抵抗の変化が合成されたものに応じた信号は、３次の高周波歪みが除去されずに残ってしまう。
【００５９】
同様に、検出素子群ＭＲ２側においても、磁気抵抗素子ＭＲ２２、ＭＲ２３の間隔（Ｐ３−Ｐ５）が磁気抵抗素子ＭＲ２１、ＭＲ２２の間隔Ｐ５より小さくなっており、磁気抵抗素子の配置間隔が均等でない。これにより、複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４の集磁効果のバラツキにより磁束密度の空間的歪が発生するので、５次歪除去のための位置関係で並んだ磁気抵抗素子のペアの信号間でアンバランスが生じるとともに、３次歪除去のための位置関係で並んだ磁気抵抗素子のペアの信号間でアンバランスが生じる傾向にある。
【００６０】
この結果、回転角検出装置１３０の検出信号における波形歪みの除去精度が低下する可能性がある。
【００６１】
それに対して、実施の形態１では、Ａ相検出トラック１２及びＢ相検出トラック１３の共通パターンがダミー素子群Ｄ１及びダミー素子群Ｄ２を有する。ダミー素子群Ｄ１における複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ１１〜Ｄ１５は、複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４の間に配されている。そして、複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４及び複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ１１〜Ｄ１５のうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔Ｐ１１〜Ｐ１８は、互いに均等である。これにより、検出素子群ＭＲ１側において、複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４及び複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ１１〜Ｄ１５の集磁効果を均等にでき、複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４近傍における磁束密度の空間的分布を均一化できるので、例えば５次歪除去のための位置関係で並んだ磁気抵抗素子のペアの信号間でのアンバランスを低減できるとともに、例えば３次歪除去のための位置関係で並んだ磁気抵抗素子のペアの信号間でアンバランスを低減できる。
【００６２】
同様に、ダミー素子群Ｄ２における複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ２１〜Ｄ２５は、複数の磁気抵抗素子ＭＲ２１〜ＭＲ２４の間に配されている。そして、複数の磁気抵抗素子ＭＲ２１〜ＭＲ２４及び複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ２１〜Ｄ２５のうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔Ｐ２１〜Ｐ２８は、互いに均等である。これにより、検出素子群ＭＲ２側において、複数の磁気抵抗素子ＭＲ２１〜ＭＲ２４及び複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ２１〜Ｄ２５の集磁効果を均等にでき、複数の磁気抵抗素子ＭＲ２１〜ＭＲ２４近傍における磁束密度の空間的分布を均一化できるので、例えば５次歪除去のための位置関係で並んだ磁気抵抗素子のペアの信号間でのアンバランスを低減できるとともに、例えば３次歪除去のための位置関係で並んだ磁気抵抗素子のペアの信号間でアンバランスを低減できる。
【００６３】
この結果、回転角検出装置３０の検出信号における波形歪みの除去精度を向上できる。
【００６４】
特に、複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４及び複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ１１〜Ｄ１５のうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔は、±１０％の公差内で互いに均等である。また、複数の磁気抵抗素子ＭＲ２１〜ＭＲ２４及び複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ２１〜Ｄ２５のうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔は、±１０％の公差内で互いに均等である。これにより、回転角検出装置３０に実用上要求される波形歪みの除去精度を達成できる。
【００６５】
また、実施の形態１では、複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４や複数の磁気抵抗素子ＭＲ２１〜ＭＲ２４が、通電されることにより自己発熱する。この場合でも、複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４、複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ１１〜Ｄ１５、複数の磁気抵抗素子ＭＲ２１〜ＭＲ２４、及び複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ２１〜Ｄ２５が強磁性体を主成分とする材料で形成されており、基板１１がガラスを主成分とする材料で形成されている。すなわち、複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４や複数の磁気抵抗素子ＭＲ２１〜ＭＲ２４で生じた熱を、基板１１より熱伝導性の高い材料で形成された複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ１１〜Ｄ１５や複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ２１〜Ｄ２５により放熱できる。これにより、複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４や複数の磁気抵抗素子ＭＲ２１〜ＭＲ２４の自己発熱に起因した素子の劣化を抑制できる。
【００６６】
あるいは、仮に、図８に示すように、回転角検出装置１３０において、Ａ相検出トラック１１２とＢ相検出トラック１１３とが、回転ドラム１の周方向における幅及び位置が異なる場合について考える。この場合、基板１１におけるＡ相検出トラック１１２とＢ相検出トラック１１３とが対向する領域１１ａに対応した磁束密度の分布と、基板１１におけるＡ相検出トラック１１２とＢ相検出トラック１１３とが対向していない領域１１ｂ、１１ｃに対応した磁束密度の分布とで、磁束密度の空間的歪が発生するので、例えば２次歪除去のための位置関係で並んだ磁気抵抗素子のペア（検出素子群ＭＲ１及び検出素子群ＭＲ２における互いに対応する磁気抵抗素子）の信号間でアンバランスが生じる傾向にある。
【００６７】
それに対して、実施の形態１では、Ａ相検出トラック１２とＢ相検出トラック１３とが、回転ドラム１の周方向における幅及び位置が均等である。すなわち、Ａ相検出トラック１２における共通パターンに対して図面中右側にダミー磁気抵抗素子Ｄ７０１〜Ｄ７１５が配され、Ｂ相検出トラック１３における共通パターンに対して図面中左側にダミー磁気抵抗素子Ｄ６０１〜Ｄ６１５が配されている。これにより、Ａ相検出トラック１２とＢ相検出トラック１３とは、回転ドラム１の周方向における幅及び位置が均等になっている。これにより、基板１１におけるＡ相検出トラック１２とＢ相検出トラック１３との間の領域に対応した磁束密度の分布を均等にでき、Ａ相検出トラック１２とＢ相検出トラック１３との間における磁束密度の空間的分布を均一化できるので、例えば２次歪除去のための位置関係で並んだ磁気抵抗素子のペアの信号間でアンバランスを低減できる。
【００６８】
なお、基板１１は、ガラスを主成分とする材料に代えて、ジルコニア又はシリコンを主成分とする材料で形成されていても良い。また、Ａ相検出トラック１２とＢ相検出トラック１３との共通パターンは、図３に示す構成が横方向に繰り返し配列された構成であってもよい。
【００６９】
さらに、Ａ相検出トラック１２とＢ相検出トラック１３との共通パターン内の検出素子群ＭＲ１及び検出素子群ＭＲ２における配置構成は、図３に示されたような、第１の波形歪み除去ルール（信号の和で歪を除去するためのルール）で３次及び５次の高周波歪みを除去し、第２の波形歪み除去ルール（信号の差で歪を除去するためのルール）で２次の高周波歪みを除去するような構成に限定されない。例えば、検出素子群ＭＲ１及び検出素子群ＭＲ２における配置構成は、第１の波形歪み除去ルールで２次及び５次の高周波歪みを除去し、第２の波形歪み除去ルールで３次の高周波歪みを除去するような構成であってもよい。あるいは、例えば、検出素子群ＭＲ１及び検出素子群ＭＲ２における配置構成は、第１の波形歪み除去ルールで２次及び３次の高周波歪みを除去し、第２の波形歪み除去ルールで５次の高周波歪みを除去するような構成であってもよい。
【００７０】
実施の形態２．
次に、実施の形態２にかかる回転角検出装置３０ｉについて説明する。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
【００７１】
回転角検出装置３０ｉは、Ａ相検出トラック１２ｉとＢ相検出トラック１３ｉとの共通パターン内の構成が実施の形態１と異なる。すなわち、図５に示すように、共通パターンは、ダミー素子群Ｄ３ｉ及びダミー素子群Ｄ４ｉをさらに有する。図５は、Ａ相検出トラック１２ｉとＢ相検出トラック１３ｉとの共通パターン内の構成を示す図である。
【００７２】
ダミー素子群Ｄ３ｉは、検出素子群ＭＲ１の両外側に配されている。ダミー素子群Ｄ３ｉは、複数のダミー磁気抵抗素子（複数の第３のダミー磁気抵抗素子）Ｄ３１ｉ、Ｄ３２ｉを有する。各ダミー磁気抵抗素子Ｄ３１ｉ、Ｄ３２ｉは、各磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４と同様な形状及び寸法を有しており、回転ドラム１の周方向に略垂直な方向にストライプ状に延びている。各ダミー磁気抵抗素子Ｄ３１ｉ、Ｄ３２ｉは、ＡＭＲ効果を有する強磁性体を主成分とする材料で形成されており、集磁効果を有する。各ダミー磁気抵抗素子Ｄ３１ｉ、Ｄ３２ｉは、例えば、パーマロイで形成されている。
【００７３】
複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ３１ｉ、Ｄ３２ｉは、複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４、複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ１１〜Ｄ１５、及び複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ３１ｉ、Ｄ３２ｉのうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔Ｐ１１〜Ｐ１８、Ｐ３１ｉ、Ｐ３２ｉが互いに均等になるように、検出素子群ＭＲ１の両外側に配されている。
【００７４】
例えば、ダミー磁気抵抗素子Ｄ３１ｉは、磁気抵抗素子ＭＲ１１を挟んでダミー磁気抵抗素子Ｄ１１の反対側であって磁気抵抗素子ＭＲ１１からＰ３１ｉ（例えばλ／３０）の距離の位置に配されている。ダミー磁気抵抗素子Ｄ３２ｉは、磁気抵抗素子ＭＲ１４を挟んでダミー磁気抵抗素子Ｄ１５の反対側であって磁気抵抗素子ＭＲ１４からＰ３２ｉ（例えばλ／３０）の距離の位置に配されている。
【００７５】
ダミー素子群Ｄ４ｉは、検出素子群ＭＲ２の両外側に配されている。ダミー素子群Ｄ４ｉは、複数のダミー磁気抵抗素子（複数の第３のダミー磁気抵抗素子）Ｄ４１ｉ、Ｄ４２ｉを有する。各ダミー磁気抵抗素子Ｄ４１ｉ、Ｄ４２ｉは、各磁気抵抗素子ＭＲ２１〜ＭＲ２４と同様な形状及び寸法を有しており、回転ドラム１の周方向に略垂直な方向にストライプ状に延びている。各ダミー磁気抵抗素子Ｄ４１ｉ、Ｄ４２ｉは、ＡＭＲ効果を有する強磁性体を主成分とする材料で形成されており、集磁効果を有する。各ダミー磁気抵抗素子Ｄ４１ｉ、Ｄ４２ｉは、例えば、パーマロイで形成されている。
【００７６】
複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ４１ｉ、Ｄ４２ｉは、複数の磁気抵抗素子ＭＲ２１〜ＭＲ２４、複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ２１〜Ｄ２５、及び複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ４１ｉ、Ｄ４２ｉのうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔Ｐ２１〜Ｐ２８、Ｐ４１ｉ、Ｐ４２ｉが互いに均等になるように、検出素子群ＭＲ２の両外側に配されている。
【００７７】
例えば、ダミー磁気抵抗素子Ｄ４１ｉは、磁気抵抗素子ＭＲ２１を挟んでダミー磁気抵抗素子Ｄ２１の反対側であって磁気抵抗素子ＭＲ２１からＰ４１ｉ（例えばλ／３０）の距離の位置に配されている。ダミー磁気抵抗素子Ｄ４２ｉは、磁気抵抗素子ＭＲ２４を挟んでダミー磁気抵抗素子Ｄ２５の反対側であって磁気抵抗素子ＭＲ２４からＰ４２ｉ（例えばλ／３０）の距離の位置に配されている。
【００７８】
以上のように、実施の形態２では、検出素子群ＭＲ１側において、複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４、複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ１１〜Ｄ１５、及び複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ３１ｉ、Ｄ３２ｉのうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔Ｐ１１〜Ｐ１８、Ｐ３１ｉ、Ｐ３２ｉは、互いに均等である。これにより、検出素子群ＭＲ１側において、複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４、複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ１１〜Ｄ１５、及び複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ３１ｉ、Ｄ３２ｉの集磁効果を均等にでき、両端の磁気抵抗素子ＭＲ１１、ＭＲ１４近傍における磁束密度の空間的分布とそれ以外の磁気抵抗素子ＭＲ１２、ＭＲ１３近傍における磁束密度の空間的分布とのバランスを取ることができる。
【００７９】
同様に、検出素子群ＭＲ２側において、複数の磁気抵抗素子ＭＲ２１〜ＭＲ２４、複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ２１〜Ｄ２５、及び複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ４１ｉ、Ｄ４２ｉのうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔Ｐ２１〜Ｐ２８、Ｐ４１ｉ、Ｐ４２ｉは、互いに均等である。これにより、検出素子群ＭＲ２側において、複数の磁気抵抗素子ＭＲ２１〜ＭＲ２４、複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ２１〜Ｄ２５、及び複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ４１ｉ、Ｄ４２ｉの集磁効果を均等にでき、両端の磁気抵抗素子ＭＲ２１、ＭＲ２４近傍における磁束密度の空間的分布とそれ以外の磁気抵抗素子ＭＲ２２、ＭＲ２３近傍における磁束密度の空間的分布とのバランスを取ることができる。
【００８０】
この結果、回転角検出装置３０ｉの検出信号における波形歪みの除去精度をさらに向上できる。
【００８１】
また、検出素子群ＭＲ１の両外側と検出素子群ＭＲ２の両外側との双方に均等にダミー磁気抵抗素子を配置しているので、検出素子群ＭＲ１の両端及び検出素子群ＭＲ２の両端における対応する領域の磁束密度の分布を均等にできるので、例えば２次歪除去のための位置関係で並んだ磁気抵抗素子のペア（検出素子群ＭＲ１及び検出素子群ＭＲ２における互いに対応する磁気抵抗素子）の信号間でアンバランスを低減できる。
【００８２】
なお、検出素子群ＭＲ１の両外側に配されるダミー素子群Ｄ３ｉのダミー磁気抵抗素子の本数はそれぞれ２本以上であってもよい。検出素子群ＭＲ２の両外側に配されるダミー素子群Ｄ４ｉのダミー磁気抵抗素子の本数はそれぞれ２本以上であってもよい。
【００８３】
また、回転角検出装置３０ｉはダミー素子群Ｄ３ｉ及びダミー素子群Ｄ４ｉの一方が省略された構成であってもよい。
【００８４】
実施の形態３．
次に、実施の形態３にかかる回転角検出装置３０ｊについて説明する。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
【００８５】
回転角検出装置３０ｊは、Ａ相検出トラック１２ｊとＢ相検出トラック１３ｊとの共通パターン内の構成が実施の形態１と異なる。すなわち、図６に示すように、共通パターンは、ダミー素子群Ｄ５ｊをさらに有する。図６は、Ａ相検出トラック１２ｉとＢ相検出トラック１３ｉとの共通パターン内の構成を示す図である。
【００８６】
ダミー素子群Ｄ５ｊは、検出素子群ＭＲ１と検出素子群ＭＲ２との間に配されている。ダミー素子群Ｄ５ｊは、複数のダミー磁気抵抗素子（複数の第４のダミー磁気抵抗素子）Ｄ５１ｊ〜Ｄ５５ｊを有する。各ダミー磁気抵抗素子Ｄ５１ｊ〜Ｄ５５ｊは、各磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４、ＭＲ２１〜ＭＲ２４と同様な形状及び寸法を有しており、回転ドラム１の周方向に略垂直な方向にストライプ状に延びている。各ダミー磁気抵抗素子Ｄ５１ｊ〜Ｄ５５ｊは、ＡＭＲ効果を有する強磁性体を主成分とする材料で形成されており、集磁効果を有する。各ダミー磁気抵抗素子Ｄ５１ｊ〜Ｄ５５ｊは、例えば、パーマロイで形成されている。
【００８７】
複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ５１ｊ〜Ｄ５５ｊは、複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４、複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ１１〜Ｄ１５、複数の磁気抵抗素子ＭＲ２１〜ＭＲ２４、複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ２１〜Ｄ２５、及び複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ５１ｊ〜Ｄ５５ｊのうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔Ｐ１１〜Ｐ１８、Ｐ５１ｊ〜Ｐ５６ｊ、Ｐ２１〜Ｐ２８が互いに均等になるように、検出素子群ＭＲ１と検出素子群ＭＲ２との間に配されている。
【００８８】
例えば、ダミー磁気抵抗素子Ｄ５１ｊは、磁気抵抗素子ＭＲ１４と磁気抵抗素子ＭＲ２１との間であって磁気抵抗素子ＭＲ１４からＰ５１ｊ（例えばλ／３０）の距離の位置に配されている。ダミー磁気抵抗素子Ｄ５２ｊは、磁気抵抗素子ＭＲ１４と磁気抵抗素子ＭＲ２１との間であって磁気抵抗素子ＭＲ１４からＰ５１ｊ＋Ｐ５２ｊ（例えば２×λ／３０）の距離の位置に配されている。ダミー磁気抵抗素子Ｄ５３ｊは、磁気抵抗素子ＭＲ１４と磁気抵抗素子ＭＲ２１との間であって磁気抵抗素子ＭＲ１４からＰ５１ｊ＋Ｐ５２ｊ＋Ｐ５３ｊ（例えば３×λ／３０）の距離の位置に配されている。ダミー磁気抵抗素子Ｄ５４ｊは、磁気抵抗素子ＭＲ１４と磁気抵抗素子ＭＲ２１との間であって磁気抵抗素子ＭＲ２１からＰ５５ｊ＋Ｐ５６ｊ（例えば２×λ／３０）の距離の位置に配されている。ダミー磁気抵抗素子Ｄ５５ｊは、磁気抵抗素子ＭＲ１４と磁気抵抗素子ＭＲ２１との間であって磁気抵抗素子ＭＲ２１からＰ５６ｊ（例えばλ／３０）の距離の位置に配されている。
【００８９】
以上のように、実施の形態３では、複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４、複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ１１〜Ｄ１５、複数の磁気抵抗素子ＭＲ２１〜ＭＲ２４、複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ２１〜Ｄ２５、及び複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ５１ｊ〜Ｄ５５ｊのうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔Ｐ１１〜Ｐ１８、Ｐ５１ｊ〜Ｐ５６ｊ、Ｐ２１〜Ｐ２８は、互いに均等である。これにより、検出素子群ＭＲ１及び検出素子群ＭＲ２における互いに対応する磁気抵抗素子の間で磁束密度の分布を均等にできるので、例えば２次歪除去のための位置関係で並んだ磁気抵抗素子のペア（検出素子群ＭＲ１及び検出素子群ＭＲ２における互いに対応する磁気抵抗素子）の信号間でアンバランスを低減できる。
【００９０】
実施の形態４．
次に、実施の形態４にかかる回転角検出装置３０ｋについて説明する。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
【００９１】
回転角検出装置３０ｋは、磁気センサ１０ｋの構成が実施の形態１と異なる。すなわち、図７に示すように、磁気センサ１０ｋは、ダミー素子群Ｄ７ｋ、及びダミー素子群Ｄ８ｋをさらに有する。図７は、磁気センサ１０ｋの構成を示す図である。
【００９２】
ダミー素子群Ｄ７ｋ及びダミー素子群Ｄ８ｋは、Ａ相検出トラック１２及びＢ相検出トラック１３の上下に配されている。ダミー素子群Ｄ７ｋは、複数のダミー磁気抵抗素子（複数の第５のダミー磁気抵抗素子）Ｄ７１ｋ〜Ｄ７ｑｋを有する。ダミー素子群Ｄ８ｋは、複数のダミー磁気抵抗素子（複数の第５のダミー磁気抵抗素子）Ｄ８１ｋ〜Ｄ８ｑｋを有する。各ダミー磁気抵抗素子Ｄ７１ｋ〜Ｄ７ｑｋ、Ｄ８１ｋ〜Ｄ８ｑｋは、間隔Ｐ１１〜Ｐ１８（図３参照）以上でかつ各磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４の長さ以下であるような長さＬ７ｋ、Ｌ８ｋを有し、回転ドラム１の周方向に略垂直な方向にストライプ状に延びている。各ダミー磁気抵抗素子Ｄ７１ｋ〜Ｄ７ｑｋ、Ｄ８１ｋ〜Ｄ８ｑｋは、ＡＭＲ効果を有する強磁性体を主成分とする材料で形成されており、集磁効果を有する。各ダミー磁気抵抗素子Ｄ７１ｋ〜Ｄ７ｑｋ、Ｄ８１ｋ〜Ｄ８ｑｋは、例えば、パーマロイで形成されている。
【００９３】
複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ７１ｋ〜Ｄ７ｑｋ、Ｄ８１ｋ〜Ｄ８ｑｋは、それぞれ、複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４、複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ１１〜Ｄ１５、複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ７０１〜Ｄ７１５、複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ６０１〜Ｄ６１５に対して上下の対応する位置に間隔Ｇ７ｋ、Ｇ８ｋで配されている。間隔Ｇ７ｋ、Ｇ８ｋは、Ａ相検出トラック１２及びＢ相検出トラック１３の間隔Ｇと均等な値である。上側の間隔Ｇ７ｋと下側の間隔Ｇ８ｋとは均等である。
【００９４】
以上のように、実施の形態４では、複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ７１ｋ〜Ｄ７ｑｋ、Ｄ８１ｋ〜Ｄ８ｑｋは、それぞれ、複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４、及び複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ１１〜Ｄ１５、複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ７０１〜Ｄ７１５、複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ６０１〜Ｄ６１５に対して上下の対応する位置に均等な間隔Ｇ７ｋ、Ｇ８ｋで配されている。これにより、検出素子群ＭＲ１（図３参照）側において、複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４及び複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ１１〜Ｄ１５の集磁効果を左右方向に加えて上下方向にも均等にでき、複数の磁気抵抗素子ＭＲ１１〜ＭＲ１４近傍における磁束密度の空間的分布をさらに均一化できるので、例えば５次歪除去のための位置関係で並んだ磁気抵抗素子のペアの信号間でのアンバランスをさらに低減できるとともに、例えば３次歪除去のための位置関係で並んだ磁気抵抗素子のペアの信号間でアンバランスをさらに低減できる。
【００９５】
同様に、検出素子群ＭＲ２（図３参照）側において、複数の磁気抵抗素子ＭＲ２１〜ＭＲ２４及び複数のダミー磁気抵抗素子Ｄ２１〜Ｄ２５の集磁効果を左右方向に加えて上下方向にも均等にでき、複数の磁気抵抗素子ＭＲ２１〜ＭＲ２４近傍における磁束密度の空間的分布をさらに均一化できるので、例えば５次歪除去のための位置関係で並んだ磁気抵抗素子のペアの信号間でのアンバランスをさらに低減できるとともに、例えば３次歪除去のための位置関係で並んだ磁気抵抗素子のペアの信号間でアンバランスをさらに低減できる。
【００９６】
この結果、回転角検出装置３０ｋの検出信号における波形歪みの除去精度をさらに向上できる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
以上のように、本発明にかかる回転角検出装置は、モータ等の回転角の検出に有用である。
【符号の説明】
【００９８】
１  回転ドラム
３  多極磁気パターン
４  磁気パターン
１０  磁気センサ
１１  基板
１２、１２ｉ、１２ｊ  Ａ相検出トラック
１３、１３ｉ、１３ｊ  Ｂ相検出トラック
１４  Ｚ相検出トラック
２０  回転角度演算部
３０、３０ｉ、３０ｊ、３０ｋ  回転角検出装置
１１２  Ａ相検出トラック
１１３  Ｂ相検出トラック
１３０  回転角検出装置
Ｄ１  ダミー素子群
Ｄ２  ダミー素子群
Ｄ３ｉ  ダミー素子群
Ｄ４ｉ  ダミー素子群
Ｄ５ｊ  ダミー素子群
Ｄ７ｋ  ダミー素子群
Ｄ８ｋ  ダミー素子群
Ｄ１１〜Ｄ１５  ダミー磁気抵抗素子
Ｄ２１〜Ｄ２５  ダミー磁気抵抗素子
Ｄ３１ｉ、Ｄ３２ｉ  ダミー磁気抵抗素子
Ｄ４１ｉ、Ｄ４２ｉ  ダミー磁気抵抗素子
Ｄ５１ｊ〜Ｄ５５ｊ  ダミー磁気抵抗素子
Ｄ７１ｋ〜Ｄ７ｑｋ  ダミー磁気抵抗素子
Ｄ８１ｋ〜Ｄ８ｑｋ  ダミー磁気抵抗素子
Ｄ６０１〜Ｄ６１５  ダミー磁気抵抗素子
Ｄ７０１〜Ｄ７１５  ダミー磁気抵抗素子
ＭＲ１  検出素子群
ＭＲ２  検出素子群
ＭＲ１１〜ＭＲ１４  磁気抵抗素子
ＭＲ２１〜ＭＲ２４  磁気抵抗素子
【図１】
2012066667.tif 000003
【図２】
2012066667.tif 000004
【図３】
2012066667.tif 000005
【図４】
2012066667.tif 000006
【図５】
2012066667.tif 000007
【図６】
2012066667.tif 000008
【図７】
2012066667.tif 000009
【図８】
2012066667.tif 000010
【図９】
2012066667.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成24年11月21日(2012.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
着磁ピッチλの多極磁気パターンを外周に有する回転ドラムの回転角を検出する回転角検出装置であって、
前記多極磁気パターンを検出する検出トラックを備え、
前記検出トラックは、
ｋを２以上の整数とし、前記多極磁気パターンの検出信号の基本波成分に重畳された複数の高周波成分のうち除去すべき高周波成分の次数をｎ＝ｎ１，…，ｎｋとするとき、ｎ＝ｎ１，…，ｎｋのそれぞれの高周波成分の次数に対してλ／（２ｎ）の間隔で配された複数の第１の磁気抵抗素子を有する第１の検出素子群と、
前記複数の第１の磁気抵抗素子の間に配された複数の第１のダミー磁気抵抗素子と、
を有し、
前記複数の第１の磁気抵抗素子及び前記複数の第１のダミー磁気抵抗素子のうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔は、ｍを２以上の整数とし、ｎ１，…，ｎｋの最小公倍数をＫとするとき、λ／（ｍＫ）である
ことを特徴とする回転角検出装置。
【請求項２】
前記第１の検出素子群は、第１の基準電位と出力端子との間に配されており、
前記検出トラックは、  λ／（２ｎ）の間隔で配された複数の第２の磁気抵抗素子を有しており、前記出力端子と第２の基準電位との間に配された第２の検出素子群と、
前記複数の第２の磁気抵抗素子の間に配された複数の第２のダミー磁気抵抗素子と、
をさらに有し、
前記複数の第２の磁気抵抗素子及び前記複数の第２のダミー磁気抵抗素子のうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔は、λ／（ｍＫ）である
ことを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
【請求項３】
前記検出トラックは、
前記第１の検出素子群及び前記第２の検出素子群の少なくとも一方の両外側に配された複数の第３のダミー磁気抵抗素子をさらに有し、
前記複数の第１の磁気抵抗素子、前記複数の第１のダミー磁気抵抗素子、及び前記複数の第３のダミー磁気抵抗素子のうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔は、互いに均等である、あるいは、前記複数の第２の磁気抵抗素子、前記複数の第２のダミー磁気抵抗素子、及び前記複数の第３のダミー磁気抵抗素子のうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔は、互いに均等である
ことを特徴とする請求項２に記載の回転角検出装置。
【請求項４】
前記検出トラックは、
前記第１の検出素子群と前記第２の検出素子群との間に配された複数の第４のダミー磁気抵抗素子をさらに有し、
前記複数の第１の磁気抵抗素子、前記複数の第１のダミー磁気抵抗素子、前記複数の第４のダミー磁気抵抗素子、前記複数の第２の磁気抵抗素子、及び前記複数の第２のダミー磁気抵抗素子のうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔は、互いに均等である
ことを特徴とする請求項２に記載の回転角検出装置。
【請求項５】
前記検出トラックに対してλ／４の位相差で前記多極磁気パターンを検出する第２の検出トラックをさらに備え、
前記検出トラックと前記第２の検出トラックとは、前記回転ドラムの周方向における幅及び位置が均等である
ことを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
【請求項６】
前記検出トラック及び前記第２の検出トラックの上下に均等な間隔で配された複数の第５のダミー磁気抵抗素子をさらに備えた
ことを特徴とする請求項５に記載の回転角検出装置。
【請求項７】
前記複数の第１の磁気抵抗素子及び前記複数の第１のダミー磁気抵抗素子のうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔は、±１０％の公差内で互いに均等である
ことを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
【請求項８】
前記複数の第２の磁気抵抗素子及び前記複数の第２のダミー磁気抵抗素子のうち互いに隣接する磁気抵抗素子の間隔は、±１０％の公差内で互いに均等である
ことを特徴とする請求項２に記載の回転角検出装置。
【請求項９】
前記検出トラックは、
前記複数の第１の磁気抵抗素子及び前記複数の第１のダミー磁気抵抗素子が配された基板をさらに有し、
前記複数の第１の磁気抵抗素子及び前記複数の第１のダミー磁気抵抗素子は、それぞれ、強磁性体を主成分とする材料で形成されており、
前記基板は、ガラスを主成分とする材料で形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
【請求項１０】
前記検出トラックは、
前記複数の第１の磁気抵抗素子、前記複数の第１のダミー磁気抵抗素子、前記複数の第２の磁気抵抗素子、及び前記複数の第２のダミー磁気抵抗素子が配された基板をさらに有し、
前記複数の第１の磁気抵抗素子、前記複数の第１のダミー磁気抵抗素子、前記複数の第２の磁気抵抗素子、及び前記複数の第２のダミー磁気抵抗素子は、それぞれ、強磁性体を主成分とする材料で形成されており、
前記基板は、ガラスを主成分とする材料で形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の回転角検出装置。
【国際調査報告】
2012066667.tif 000012
2012066667.tif 000013
2012066667.tif 000014
2012066667.tif 000015