(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リム、外縁および強磁性のギア歯を有する歯車の回転位置および回転速度を検出する方法であって、
前記歯車における外縁からリムに平行に広がると共に前記強磁性のギア歯と対向したときに最大値となりギャップと対向したときに最小値となるギア磁界を形成する少なくとも１つの永久磁石を含むセンサを設けること、
フリー層およびレファレンス層を含み、長軸を有する第１から第４のＭＲ素子を設けること、
第１の接続点において前記第１のＭＲ素子の一端と前記第２のＭＲ素子の一端とを接続し、互いに長軸が直交するように前記第１および第２のＭＲ素子を配置し、第２の接続点において前記第３のＭＲ素子の一端と前記第４のＭＲ素子の一端とを接続し、各々の長軸が前記第１および第２のＭＲ素子とそれぞれ平行となるように前記第４および第３のＭＲ素子を配置し、第３の接続点において前記第１のＭＲ素子の他端と前記第３のＭＲ素子の他端とを接続すると共に第４の接続点において前記第２のＭＲ素子の他端と前記第４のＭＲ素子の他端とを接続することにより前記第１から第４のＭＲ素子を含む閉ループを形成すること、
前記センサを、前記リムから前記歯車の回転面に沿って第１の距離だけ離れた位置で前記リムと重なり合うように配置すること、
前記センサを、前記歯車の外縁から前記歯車の回転面に直交する方向へ第２の距離だけ離れた位置に設け、前記センサを一部が前記リムと重なり合うように配置すること、
前記センサを、前記フリー層が前記リムと平行となり、かつ、前記第１および第４のＭＲ素子の長軸が前記歯車の外縁と平行となるように配向すること、
前記第１から第４のＭＲ素子の全てにおける前記リファレンス層を、各々の長軸と平行および垂直のいずれでもない単一方向へ磁気的にピンニングすること、
前記第３の接続点と前記第４の接続点との間に入力電圧を供給すること、
前記第１の接続点と前記第３の接続点との間から前記ギア磁界の値に比例する出力信号を取り出すこと、
により、前記歯車の回転状態を、前記歯車が回転していないときであっても決定する
歯車の回転位置および回転速度の検出方法。
【請求項２】
前記センサを少なくとも２つの前記永久磁石を含むものとし、それらの永久磁石の配列を調整することで、前記センサが前記歯車のギア歯の間のギャップと対向したときには前記第１から第４のＭＲ素子に磁界が及ばないようにする
請求項１に記載の歯車の回転位置および回転速度の検出方法。
【請求項３】
前記第１から第４のＭＲ素子を、ＧＭＲ素子およびＭＴＪ素子からなる群から選択する
請求項１に記載の歯車の回転位置および回転速度の検出方法。
【請求項４】
全ての前記リファレンス層の方向を、前記第１から第４のＭＲ素子の長軸の方向に対して４５°をなすようにする
請求項１に記載の歯車の回転位置および回転速度の検出方法。
【請求項５】
前記リムからの第１の距離を０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とする
請求項１に記載の歯車の回転位置および回転速度の検出方法。
【請求項６】
前記リムからの第１の距離を１ｍｍ以上６ｍｍ以下とする
請求項１に記載の歯車の回転位置および回転速度の検出方法。
【請求項７】
前記外縁からの第２の距離を０ｍｍ以上５ｍｍ以下とする
請求項１に記載の歯車の回転位置および回転速度の検出方法。
【請求項８】
前記外縁からの第２の距離を１ｍｍ以上３ｍｍ以下とする
請求項１に記載の歯車の回転位置および回転速度の検出方法。
【請求項９】
前記第１から第４のＭＲ素子のアスペクト比を１．５以上１０００以下とする
請求項１に記載の歯車の回転位置および回転速度の検出方法。
【請求項１０】
前記第１から第４のＭＲ素子の抵抗温度係数を全て相互に一致させる
請求項１に記載の歯車の回転位置および回転速度の検出方法。
【請求項１１】
前記第１の接続点における電圧を、歯車の位置を決定する前に調整し、零とする
請求項１に記載の歯車の回転位置および回転速度の検出方法。
【請求項１２】
リム、外縁および強磁性のギア歯を有する歯車の回転位置および回転速度を検出する装置であって、
前記歯車における外縁からリムに平行に広がると共に前記強磁性のギア歯と対向したときに最大値となりギャップと対向したときに最小値となるギア磁界を形成する少なくとも１つの永久磁石を含むセンサと、
それぞれ、フリー層およびレファレンス層を含み、長軸を有する第１から第４のＭＲ素子と
を備え、
第１の接続点において前記第１のＭＲ素子の一端と前記第２のＭＲ素子の一端とが接続され、前記第１および第２のＭＲ素子は互いに長軸が直交するように配置され、
第２の接続点において前記第３のＭＲ素子の一端と前記第４のＭＲ素子の一端とが接続され、前記第４および第３のＭＲ素子は各々の長軸が前記第１および第２のＭＲ素子とそれぞれ平行となるように配置され、
第３の接続点において前記第１のＭＲ素子の他端と前記第３のＭＲ素子の他端とが接続されると共に第４の接続点において前記第２のＭＲ素子の他端と前記第４のＭＲ素子の他端とが接続されることにより前記第１から第４のＭＲ素子を含む閉ループが形成されており、
前記センサは、前記リムから前記歯車の回転面に沿って第１の距離だけ離れた位置に配置され、
前記センサは、前記歯車の外縁から前記歯車の回転面に直交する方向へ第２の距離だけ離れた位置に設けられ、前記センサの一部が前記リムと重なり合うように配置され、
前記センサは、前記フリー層が前記リムと平行となり、かつ、前記第１および第４のＭＲ素子の長軸が前記歯車の外縁と平行となるように配向され、
前記第１から第４のＭＲ素子の全てにおいて、前記リファレンス層は、各々の長軸と平行および垂直のいずれでもない単一方向へ磁気的にピンニングされている
歯車の回転位置および回転速度の検出装置。
【請求項１３】
前記センサは、それが前記歯車のギア歯の間のギャップと対向したときには前記ＭＲ素子に磁界が及ばないように配列された、少なくとも２つの前記永久磁石を含むものである
請求項１２に記載の歯車の回転位置および回転速度の検出装置。
【請求項１４】
前記第１から第４のＭＲ素子は、ＧＭＲ素子およびＭＴＪ素子からなる群から選択されたものである
請求項１２に記載の歯車の回転位置および回転速度の検出装置。
【請求項１５】
全ての前記リファレンス層の方向は、前記第１から第４のＭＲ素子の長軸の方向に対して４５°をなしている
請求項１２に記載の歯車の回転位置および回転速度の検出装置。
【請求項１６】
前記リムからの第１の距離は０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である
請求項１２に記載の歯車の回転位置および回転速度の検出装置。
【請求項１７】
前記リムからの第１の距離は１ｍｍ以上６ｍｍ以下である
請求項１２に記載の歯車の回転位置および回転速度の検出装置。
【請求項１８】
前記外縁からの第２の距離は０ｍｍ以上５ｍｍ以下である
請求項１２に記載の歯車の回転位置および回転速度の検出装置。
【請求項１９】
前記外縁からの第２の距離は１ｍｍ以上３ｍｍ以下である
請求項１２に記載の歯車の回転位置および回転速度の検出装置。
【請求項２０】
前記第１から第４のＭＲ素子のアスペクト比は１．５以上１０００以下である
請求項１２に記載の歯車の回転位置および回転速度の検出装置。
【請求項２１】
前記第１から第４のＭＲ素子の抵抗温度係数は全て相互に一致している
請求項１２に記載の歯車の回転位置および回転速度の検出装置。
【請求項２２】
リムおよび外縁から内部へ所定の距離だけ延在する強磁性部分を有する回転ホイールのふらつき量を測定する方法であって、
フリー層およびレファレンス層を各々含んで長軸を有する第１から第４のＭＲ素子が直列接続されてなる閉ループを有するセンサと、前記回転ホイールにおける外縁からリムに平行に広がるバイアス磁界を形成する少なくとも１つの永久磁石とを設けることと、
前記センサを、前記リムから前記回転ホイールの回転面に沿って第１の距離だけ離れた位置で前記リムと重なり合うように配置すると共に、前記フリー層が前記リムと平行となり、かつ、前記第１および第４のＭＲ素子の長軸が前記歯車の外縁と平行となるように配向することと、
前記センサの中心位置を、前記回転ホイールの外縁から前記回転ホイールの回転面に直交する方向へ第２の距離だけ離れた位置に設けることと、
前記第１から第４のＭＲ素子の全てにおける前記リファレンス層を、各々の長軸と平行および垂直のいずれでもない単一方向へ磁気的にピンニングすることと
を含む
回転ホイールのふらつき量測定方法。
【請求項２３】
前記センサを、ＧＭＲ素子およびＭＴＪ素子からなる群から選択された複数のＭＲ素子を含むブリッジとする
請求項２２に記載の回転ホイールのふらつき量測定方法。
【請求項２４】
前記ＭＲ素子のアスペクト比を１．５以上１０００以下とし、ふらつきの測定のための最適化を行う
請求項２３に記載の回転ホイールのふらつき量測定方法。
【請求項２５】
前記ＭＲ素子のアスペクト比を３以上５０以下とし、回転およびふらつきの双方の同時測定のための最適化を行う
請求項２３に記載の回転ホイールのふらつき量測定方法。
【請求項２６】
前記第２の距離の実効値を、０ｍｍ以上３ｍｍ以下とする
請求項２２に記載の回転ホイールのふらつき量測定方法。
【請求項２７】
前記第２の距離の好ましい範囲を、０ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とする
請求項２２に記載の回転ホイールのふらつき量測定方法。
【請求項２８】
前記回転ホイールを歯車とし、前記センサを、回転およびふらつきの双方の測定のために最適なものとする
請求項２２に記載の回転ホイールのふらつき量測定方法。
【請求項２９】
前記回転ホイールを歯車とし、
前記センサとして、前記回転ホイールの回転の測定に適した第１のセンサ部と、前記回転ホイールのふらつきの測定に適した第２のセンサ部との２つを設ける
請求項２２に記載の回転ホイールのふらつき量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ギアホイールの回転位置を決定するための磁界角度センサの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に示したように、従来の歯車センサは、２つのホール効果センサ１２を含むＩＣ（集積回路）１１と、単一の永久磁石１３とにより構成される。これら２つのホール効果センサ１２は、鉄を含有する対象物の磁気プロファイルを同時に、かつ、異なる位置で検出する。これにより、アナログの内部差分電圧を発生させる。このアナログ差分電圧にデジタル化処理が施されることにより、デジタル出力信号への正確な変換が行われる。大きな差分信号出力を得るために、２つのホールプローブすなわちホールセンサは一定間隔で配置され、一方のホール効果センサ１２が磁界の集中するギア歯１４に対向し、他方のホール効果センサ１２が歯車のギャップ１５に対向するようになっている。永久磁石１３は、その一方の磁極がＩＣ１１の背面側に面するように配置され、一定のバイアス磁界を発生している。
【０００３】
一方のホール効果センサ１２がギア歯１４と一時的に対向し、他方のホール効果センサ１２が２つのギア歯１４の間のギャップ１５と一時的に対向するとき、歯車は磁束集中器として機能する。これにより、ホールプローブを通過する磁束密度が上昇し、差分信号が生じることとなる。歯車の回転にしたがい、ギア歯１４からギャップ１５へと変化する速度と同じ速度で差分信号の極性が変化する。
ＩＣ１１にはハイパスフィルタ（図示せず）が一体に形成されており、このハイバスフィルタが外部のキャパシタ（図示せず）により設定される時定数によって差分信号をゼロとなるように調節する。これにより、最小限の速度で変化する差分のみが測定される。定常状態においては、この出力信号は出力されない。
【０００４】
また、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）に基づく歯車センサも提案されている。図２（Ａ）〜２（Ｄ）に示したように、このような歯車センサの検出機構は、従来のホール効果素子およびＩＣを備えた歯車センサと類似しており、２つのホール効果センサを２つのＧＭＲセンサに置き換えた点で相違がある。バイアス磁石によって形成される磁界２１は、ギア歯１４の回転の影響を受ける。ＧＭＲセンサはＧＭＲの膜面に含まれる磁界成分の変化を検出するために供されている。信号出力は２つのＧＭＲセンサまたはＧＭＲブリッジからの差分信号によって生じる。（ホールＩＣを用いた歯車センサと同様に）永久磁石はその一方の磁極がＧＭＲセンサの背面側に隣接して設けられているので、バイアス磁界はＧＭＲ膜に対して実質的に垂直となっている。
【０００５】
２以上の永久磁石を用いてバイアス磁界を生成した場合には、ＧＭＲセンサを、それがギア歯とギア歯との間のギャップと対向するときにバイアス磁界が零となり、ギア歯と対向するときにバイアス磁界が最大値まで上昇することとなる領域に配置することができる。
【０００６】
先行技術を調査したところ、以下の関連文献が見つかった。特許文献１では、歯車センサを構成するホイートストンブリッジにおける４つのＡＭＲ素子の配列について開示されている。特許文献２では、様々なポジションでのギア歯の検出を行うためのホイートストンブリッジにおけるＭＲセンサが開示されている。特許文献３では、永久磁石とＭＲ素子を含むホイートストンブリッジとを用いたギア歯センサが開示されている。特許文献４では、ホール効果センサまたはＭＲセンサからなるギア歯センサが開示されている。特許文献５には、ホール効果センサまたはＧＭＲセンサを用いたギア歯センサが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／０２６１８０１号明細書
【特許文献２】米国特許第７，１１２，９５７号明細書
【特許文献３】米国特許第５，３５１，０２８号明細書
【特許文献４】米国特許第７，１９５，２１１号明細書
【特許文献３】米国特許第７，１３８，７９３号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「動的差分ホール効果センサＩＣ  ＴＬＥ  ４９２３（Dynamic Differential Hall Effect Sensor IC TLE 4923）」インフィニオン・テクノロジーズ社アプリケーションノート（Infineon application note）； HYPERLINK "http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/infineon/1-tle4923.pdf" http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/infineon/1-tle4923.pdf
【非特許文献２】「精密歯車センサおよび精密エンコーダセンサ（Precision Gear Tooth and Encoder Sensors）」NVE社 アプリケーションノート（NVE application note）；HYPERLINK"http://www.nve.com/gtSensors.php" http://www.nve.com/gtSensors.php
【非特許文献３】タラス・ポクヒル（Taras Pokhil）等著、「ＰｔＭｎ／ＮｉＦｅ二重層の交換異方性特性およびマイクロマグネティック特性（Exchange Anisotropy and Micromagnetic Properties of PtMn/NiFe bilayers）」J. Appl. Phys.、2001年、89、6588
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の一実施形態の目的は、ホイールが回転しているか否かにかかわらず、そのホイールの回転位置を決定する方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の一実施形態の他の目的は、上記方法に基づいて検出を行う検出装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の一実施形態のさらに別の目的は、別途製造したサブアセンブリや部品を追加することなく上記検出装置を単一のチップまたはウェハ上に製造することのできるプロセスを開示することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
これらの目的は、回転センサ（磁界センサ）を、ホイールのエッジから離れる方向に延在し、ホイールのリムの一部のみに差し掛かるように配置することによって達成される。  この磁界センサは、例えば正方形をなすように配置された４つの磁気抵抗効果（ＭＲ）素子で構成されるブリッジ構造を有している。ピンドリファレンス層の方向は、４つ全てのＭＲ素子において同一であり、その方向は、４つのＭＲ素子が形成する正方形の斜め方向と一致する。
【００１３】
このデバイスは、ホイールの各ギア歯に関連する（ギャップにおいて零となる）磁界を検出する。したがって、センサからの出力信号を、ホイールの正確な回転位置の決定に用いることができる。例えば、２つの歯車を噛み合わせるとき、それらを正確に位置合わせするのを可能としている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、ホール効果ＩＣに基づく歯車センサを用いた従来技術のデバイスを表すものである。
【図２】図２（Ａ）〜（Ｄ）は、従来技術のデバイスにおいて、ＧＭＲに基づく歯車センサを歯車が通過する様子を順次表すものである。
【図３】図３は、本発明の基本的な構成を表すものである。
【図４】図４（Ａ），４（Ｂ）は、センサと歯車の回転位置との空間的な関係を表すものである。
【図５】図５は、ＭＲセンサと歯車のエッジとのオフセット距離の関数である面内磁界を、ギア歯が通過したときとギャップが通過したときとで比較した特性図である。
【図６】図６（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の、互いに異なるピンドリファレンス磁界を有する４つの実施形態を表すものである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の説明において、歯車（toothed wheel）およびギアホイール（gear wheel）は、同じ意味で使用される。図３は、ギアホイール３１を２つの視点から（左側の図は正面から、右側の図は真横から）眺めた様子を表している。図３から明らかなように、センサ３２は、永久磁石３３（あるいは複数の永久磁石でもよい）と共に、ホイール３１のリム３６から距離ｄだけ離れた位置に設けられている。さらに、図３には、本発明の重要な特徴、すなわちセンサ３２がその中心線３４がギアホイール３１のエッジ３５の位置から（ホイール３１の回転面と直交する方向へ）距離δだけずれるように位置決めされること、が示されている。距離ｄの許容値は０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、好ましくは１ｍｍ以上６ｍｍ以下である。一方、距離δの許容値は０ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、好ましくは１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。
【００１６】
図３における幾何学的な位置関係は、図４（Ａ），４（Ｂ）に概略的に示される。（本実施形態の）センサはホイールの上方から少しずれた位置にあるので（ホイールの直上にはないので）、従来技術のようにセンサがホイールの直上にある場合よりも、ギア歯が移動するときにセンサが受ける垂直磁界は弱いものとなる。一方、各ギア歯に対応する水平方向の磁界がセンサによって検出され得る。特に、水平方向の磁界はＭＲセンサのフリー層の面（フリー層に最大の影響が生じる面）に沿うものである。その水平方向の磁界Ｈ面内が生じている様子を図４（Ａ）に示す。
【００１７】
隣り合うギア歯同士の間のギャップがセンサと向かい合ったとき、ギア歯による水平方向磁界は、非常に急激にセンサから遠ざかるように移動する（弱まる）。  この様子は図４（Ｂ）に表されている。デバイスの異方性方向に対応する（面外の）垂直方向磁界Ｈ［面外］は実質的に変化することなく維持される一方、デバイスの磁化容易軸に沿った水平方向磁界（面内磁界）Ｈ［面内］は著しく変化する。その結果、ギアホイールの速度を測定するためにセンサを使用する場合に、ＭＲ膜面に沿った交番磁界（alternating field）がそのセンサに及び、直ちに検出されることとなる。
【００１８】
図５は、オフセット距離（図３に示した、ＭＲセンサからギアホイールエッジまでの距離δ）の関数としてのＭＲ信号をシミュレートして得た結果である。  ここでは、ギア歯の幅を６ｍｍとし、ギア歯からセンサまでの垂直方向の距離を３ｍｍとしている。実線で示した曲線５１は、ギア歯が通過したときにＭＲセンサが受ける水平方向磁界Ｈ［面内］を表す。一方、破線で示した曲線５２は、ギャップが通過したときにＭＲセンサが受ける水平方向磁界Ｈ［面内］を表す。したがって、歯車が回転すると、ＭＲセンサは周期的な面内磁界（水平方向磁界）Ｈ［面内］を受けることとなり、出力信号を発生する。その出力信号の極性は、ギア歯と対向する位置からギャップと対向する位置へ移動するのと同じ速度で変化する。
【００１９】
上述した本実施形態の重要な利点は、ギアホイールのエッジからＭＲセンサまでのオフセット距離について高い許容差があることである。上記オフセット距離は、センサの出力信号変化が１０％を超えることのないように、１．５ｍｍを上限として変化してもよい。さらに、センサと対向する位置にギア歯があるときとギャップがあるときとでは、水平方向磁界の差分が実質的に２０Ｏｅ以上に達する。
【００２０】
本実施形態における他の重要な利点は、それ自身がウェハレベルプロセスを通じて製造されるのに適していることにある。
【００２１】
図６（Ａ）を参照すると、第１の実施態様として、４つのＭＲ素子（ＭＲストライプ）Ｒ１〜Ｒ４からなるホイートストンブリッジが示されている。これらの４つのＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４を形成するには、完全なＭＲ膜（ピンド層、ピンニング層、遷移層、フリー層およびキャップ層を含む）を最初に蒸着形成する。そののち、ピン方向（リファレンス磁化の方向）を特定方向に設定するため、大きな外部磁界を印加しつつ熱アニール処理を行う。フォトリソグラフィ法によりＭＲ膜をパターニングすることにより、互いに分離された４つの矩形状のＭＲ素子を形成する。各ＭＲ素子は互いに同一の大きさのアスペクト比（例えば１．５以上１０００以下）を有するが、膜面内においてリファレンス磁化と異なる方向に延在している。
【００２２】
ＭＲ素子Ｒ１，Ｒ４の長軸は同一方向に向いており、実線の矢印で示したその方向は、リファレンス磁化６１の方向に対して４５°傾いている。  ＭＲ素子Ｒ２，Ｒ３もまた、その長軸がリファレンス磁化６１の方向に対して４５°傾くように配列されている。但し、ＭＲ素子Ｒ１，Ｒ４とＭＲ素子Ｒ２，Ｒ３とは互いに直交する方向に延在するように配置されている。ＭＲ素子Ｒ１とＭＲ素子Ｒ２とは互いに接続されて一組となっており、ホイートストンブリッジの一方のブランチを構成している。同様に、ＭＲ素子Ｒ３とＭＲ素子Ｒ４とは互いに接続されて一組となっており、ホイートストンブリッジの他方のブランチを構成している。  ＭＲ素子Ｒ２およびＭＲ素子Ｒ３の長軸は、いずれもフリー層の面内磁化方向に沿った歯車の軸と平行である（図４（Ａ）参照）。これに対し、ＭＲ素子Ｒ１およびＭＲ素子Ｒ４の長軸は、いずれも歯車の軸と直交、すなわち、フリー層の面内磁化方向と直交している。
【００２３】
定電圧は、ＭＲ素子Ｒ１およびＭＲ素子Ｒ３の接続点と、ＭＲ素子Ｒ２およびＭＲ素子Ｒ４の接続点との間に供給される。出力電圧Ｖout１はＭＲ素子Ｒ１およびＭＲ素子Ｒ２の接続点において取り出され、出力電圧Ｖout２は、ＭＲ素子Ｒ３およびＭＲ素子Ｒ４の接続点において取り出される。歯車が回転すると、ブリッジにおけるギア磁界６２の影響力が変化する。ギア磁界６２は一定方向に生じるものであり、ＭＲブリッジの位置によってその大きさが交互に変わる。ＭＲ素子Ｒ１，Ｒ４におけるフリー層の磁化（ＦＭ）は、破線の矢印で示したように磁界に応じてそれらの縦方向（ＭＲ素子Ｒ１，Ｒ４の長手方向）から離れるように回転する。これに対し、ＭＲ素子Ｒ２，Ｒ３におけるフリー層の磁化（ＦＭ）は、変化しない。ギア磁界６２の向きがフリー層の初期の磁化方向（ＭＲ素子Ｒ２，Ｒ３の長手方向）と一致しているからである。Ｖout１−Ｖout２の値は、ギア磁界６２に比例しており、歯車の回転速度の値を得るための増幅および処理がなされる。
【００２４】
いくつかの追加の実施態様（本発明の全てではない）を図６（Ｂ），６（Ｃ），６（Ｄ）に示す。これらの実施態様は、リファレンス磁化６１の方向が各々異なる点を除いて図６（Ａ）に示したものと同じである。図６（Ｂ）においては、ＭＲ素子Ｒ１およびＭＲ素子Ｒ４における長軸の方向（実線矢印で示した方向）がリファレンス磁化６１の方向に対して１３５°傾いている。一方、ＭＲ素子Ｒ２およびＭＲ素子Ｒ３における長軸の方向（実線矢印で示した方向）は、リファレンス磁化６１の方向に対して−１３５°傾いている。図６（Ｃ）においては、ＭＲ素子Ｒ１およびＭＲ素子Ｒ４における長軸の方向（実線矢印で示した方向）がリファレンス磁化６１の方向に対して−４５°傾いている。一方、ＭＲ素子Ｒ２およびＭＲ素子Ｒ３における長軸の方向（実線矢印で示した方向）は、リファレンス磁化６１の方向に対して４５°傾いている。図６（Ｄ）においては、ＭＲ素子Ｒ１およびＭＲ素子Ｒ４における長軸の方向（実線矢印で示した方向）がリファレンス磁化６１の方向に対して−１３５°傾いている。一方、ＭＲ素子Ｒ２およびＭＲ素子Ｒ３における長軸の方向（実線矢印で示した方向）は、リファレンス磁化６１の方向に対して１３５°傾いている。
【００２５】
ＭＲ素子はＧＭＲ素子またはＭＴＪ素子のいずれでもよい。動作の主要原理のうちの１つは、ＭＲ素子Ｒ２およびＭＲ素子Ｒ３の抵抗がギア磁界の規模によって影響を受けないことであり、動作中においてシステムの加熱が不可避であることから、固定された抵抗器に置き換えてはならないことに留意すべきである。固定された抵抗器は、ＭＲデバイスとは異なった抵抗温度係数（ＴＣＲ：temperature coefficient of resistance）を有し、温度上昇によってブリッジからの出力信号に誤りを生じ得るからである。
【００２６】
どのようなＭＲデバイスを用いるかに関わらず、本発明の装置は、回転速度の検出を行うことにとどまらず、いくつかのさらなる有用性を有する。
（ａ）本発明の動作を決定する一般的な原則は、（周期的運動を伴う）あらゆる構造物への適用を可能にする。そのような適用は、その構造物がその周期のどの位置にあるかを決定するためになされる。
（ｂ）ギア歯およびギャップの正確な位置を検出するにあたって、回転していることは要求されない。
（ｃ）第２のギアホイールもしくはカムに対する、第１のギアホイールのギア歯の位置は、どちらかが回転している場合、または双方が回転している場合のいずれであっても、高精度に決定される。
この種のＴＰＯＳ（オン状態での正確な電力）の関数は、第１および第２のギアホイール同士もしくは第１のギアホイールとカムとが噛み合う前に、対向するものがギア歯であろうとギャップであろうと、電源投入時刻での第１のホイールが既知となるようにする。
（ｄ）図３の右側に示したように、面外の磁界は距離δに応じて変化する。本発明の特徴は、その変化は通常は小さなものである点にあるが、必要に応じて（例えば）ＭＲ素子のアスペクト比を減少させることによって、より敏感に変化させることができる。
そのような改良により、装置が、ホイールが回転する際に生じ得るふらつきを、機械的に明確に現れる前に検出することを可能とする。ふらつきが測定されるのであれば、それが外側のエッジ（リム）から内側へ広がる強磁性部分を有している限り、ホイールはギア歯を有するものでなくともよい。また。ギアホイールを用いるのであれば、ギアホイールの回転およびふらつきの双方を同じセンサによって測定することができる。
【図１】
0005470381.tif 000002
【図２】
0005470381.tif 000003
【図３】
0005470381.tif 000004
【図４】
0005470381.tif 000005
【図５】
0005470381.tif 000006
【図６】
0005470381.tif 000007