(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象となる回転軸に装着され、背後からバイアス磁界の印加された磁気抵抗素子に対し同回転軸の回転に対応した磁気ベクトル変化を付与する磁気センサ用被検出体ロータにおいて、
前記磁気抵抗素子に対し前記回転軸の回転に対応した磁気ベクトル変化を付与する磁性体が、同回転軸と直角な断面において、ロータ外周に所定の配設周期をもって点状に存在する構造を有する被検出部を具え、
前記被検出部は、磁性体からなる略Ｕ字状の線材が前記回転軸の軸芯を中心に放射状に配設されてなる
ことを特徴とする磁気センサ用被検出体ロータ。
【請求項２】
検出対象となる回転軸に装着され、背後からバイアス磁界の印加された磁気抵抗素子に対し同回転軸の回転に対応した磁気ベクトル変化を付与する磁気センサ用被検出体ロータにおいて、
前記磁気抵抗素子に対し前記回転軸の回転に対応した磁気ベクトル変化を付与する磁性体が、同回転軸と直角な断面において、ロータ外周に所定の配設周期をもって点状に存在する構造を有する被検出部を具え、
前記被検出部は、前記回転軸に装着される円柱形非磁性体ロータの外周面にその周方向に沿って周期配設された磁性体鋲である
ことを特徴とする磁気センサ用被検出体ロータ。
【請求項３】
検出対象となる回転軸に装着され、背後からバイアス磁界の印加された磁気抵抗素子に対し同回転軸の回転に対応した磁気ベクトル変化を付与する磁気センサ用被検出体ロータの製造方法であって、
当該ロータ形状に対応した型の内面に沿って磁性体からなる多数の鋲を所定間隔に保持する工程と、
前記型に非磁性材料を流し込んで該保持した磁性体鋲を固着する工程と、
を具えることを特徴とする磁気センサ用被検出体ロータの製造方法。
【請求項４】
検出対象となる回転軸に装着され、同回転軸と直角な断面においてその外周に所定の配設周期をもって点状に磁性体が存在する構造を有する被検出部を具える被検出体ロータと、
この被検出体ロータの前記被検出部に向けてバイアス磁界を発生するバイアス磁石と、
この発生されるバイアス磁界内に配設されて前記被検出体ロータの回転に伴う磁気ベクトルの変化を電気信号の変化に変換する磁気抵抗素子と、
この変換された電気信号を所要に処理して前記検出対象となる回転軸の回転情報を得る信号処理回路とを具える回転検出装置であって、
前記被検出体ロータは、磁性体からなる略Ｕ字状の線材が前記回転軸の軸芯を中心に放射状に配設されてなる被検出部を具えるものである
ことを特徴とする回転検出装置。
【請求項５】
検出対象となる回転軸に装着され、同回転軸と直角な断面においてその外周に所定の配設周期をもって点状に磁性体が存在する構造を有する被検出部を具える被検出体ロータと、
この被検出体ロータの前記被検出部に向けてバイアス磁界を発生するバイアス磁石と、
この発生されるバイアス磁界内に配設されて前記被検出体ロータの回転に伴う磁気ベクトルの変化を電気信号の変化に変換する磁気抵抗素子と、
この変換された電気信号を所要に処理して前記検出対象となる回転軸の回転情報を得る信号処理回路とを具える回転検出装置であって、
前記被検出体ロータは、前記回転軸に装着される円柱形非磁性体ロータの外周面にその周方向に沿って周期配設された磁性体鋲からなる被検出部を具えるものである
ことを特徴とする回転検出装置。
【請求項６】
前記磁気抵抗素子は、前記バイアス磁石から発せられる磁力線とのなす角度が互いに４５度傾き、且つ、同バイアス磁石の着磁面に垂直に配置された２つの素子からなる
請求項４又は５に記載の回転検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば車両における車速検出やエンジン回転検出、さらには一般機械における各種回転検出を行う装置等にあって、磁気センサによる被検出体として被検出回転軸に装着される磁気センサ用被検出体ロータ及びその製造方法、並びに同被検出体ロータを用いた回転検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、磁気センサを用いて回転検出を行う装置にあっては通常、図１０に示されるような磁気抵抗素子の抵抗値変化を利用して、その被検出体であるロータの回転を検出するようにしている。
【０００３】
すなわち、適宜の絶縁基板上に配設された磁気抵抗素子ＭＲＥに対し、図１０（ａ）に示される態様で電流を流すと、その電流方向に平行な磁界Ｂｘの強度を増加させていった場合には、磁気抵抗素子ＭＲＥの抵抗値は約０．３％増加し、また電流方向に垂直な磁界Ｂｙの強度を増加させていった場合には、同抵抗値は４．０％ほど減少する。一方、上記基板に垂直な磁界Ｂｚを印加しても、同磁気抵抗素子ＭＲＥの抵抗値は変化しない。これら磁界強度（磁束密度）と抵抗値変化率との関係をまとめると図１０（ｂ）のようになる。
【０００４】
以下、上記被検出体ロータとして、例えば磁性体材料の焼結によって造られたギアを用いたタイプのものを例にとって、磁気抵抗素子のこうした特性に基づき該磁性体ギア（ロータ）の回転を検出する同磁気センサとしての基本構造を説明する。
【０００５】
はじめに、上記抵抗値変化の大きい磁界を利用する例えば図１１に示されるような配置、すなわちギアＧの各歯に平行となるように上記磁気抵抗素子ＭＲＥを配置するいわゆる「平行配置」について説明する。なお、同図１１において、符号ＢＭは、磁性体からなるギアＧの歯方向からバイアス磁界を印加するバイアス磁石を示している。
【０００６】
この図１１に示されるように、磁気抵抗素子ＭＲＥを平行配置することにより、ギアＧの回転に伴う磁気ベクトルの角度推移に応じた同磁気抵抗素子ＭＲＥの抵抗値変化率は、図１２に示される態様となる。
【０００７】
すなわち、磁気抵抗素子ＭＲＥの取付ずれのないときの磁気ベクトルの振れ角は、図１２（ａ）に「振れ角１」として示す領域で変化するため、そのときの同磁気抵抗素子ＭＲＥの抵抗値変化波形は、図１２（ｂ）に示されるように大きな変化を示すようになる。なおこのとき、上記抵抗値変化率特性の急峻な傾き部分を利用すべく、図１１に示される態様で、上記バイアス磁石ＢＭの中心を同磁気抵抗素子ＭＲＥの中心からずらしている。
【０００８】
一方、磁気抵抗素子ＭＲＥの取付ずれが「＋１ｍｍ」となると、磁気ベクトルの振れ角は、図１２（ａ）に「振れ角２」として示す領域に移動する。このため同磁気抵抗素子ＭＲＥの抵抗値変化は、同図１２（ｃ）に示されるように極端に減少するようになる。
【０００９】
また逆に、磁気抵抗素子ＭＲＥの取付ずれが「−０．４ｍｍ」となると、磁気ベクトルの振れ角は、図１２（ａ）に「振れ角３」として示す領域に移動する。そしてこの場合には、上記磁気ベクトルが最大に（２２°）振れると、一旦増加した抵抗値が同特性波形のピークを超えて減少し、図１２（ｄ）に示されるようないわゆる「波形割れ」を起こしてしまう。すなわちこの場合、上記取付ずれのないときに比べて２倍の数のパルスが出力されるようになり、実用上、大きな不都合を招くこととなる。
【００１０】
なお、磁気抵抗素子ＭＲＥを平行配置するこうしたセンサ構成にあっては、同磁気抵抗素子ＭＲＥの感磁面とギアＧの山部分とのエアギャップが小さい場合にも、磁気ベクトルが振れすぎて、上記「波形割れ」が起こり易くなる。
【００１１】
そこで従来は、上記磁界Ｂｘと磁界Ｂｙとの合成磁界によって磁気抵抗素子ＭＲＥの抵抗値が変化するように、同磁気抵抗素子ＭＲＥを上記磁気ベクトルの振れ角に対し４５°傾けて且つ、磁石面に垂直に配置するセンサ構造も検討されている。
【００１２】
こうしたセンサ構造は、上述した「平行配置」に対していわゆる「垂直配置」と称され、基本的には図１３に示される構成となる。
すなわちこの垂直配置にあっては、同図１３に示されるように、バイアス磁石ＢＭに垂直に配設される基板上に第１及び第２の磁気抵抗素子ＭＲＥが各々磁気ベクトルの振れ角に対し４５°傾けて配置される。そして、ギアＧの回転に伴う磁気ベクトルの角度推移に応じたそれら磁気抵抗素子ＭＲＥの抵抗値変化率は、図１４に示される態様となる。
【００１３】
因みにこの場合、磁気抵抗素子ＭＲＥの取付ずれが「−１ｍｍ」であれば、図１４（ａ）に「振れ角１」として示す領域でその抵抗値が変化し、また同磁気抵抗素子ＭＲＥの取付ずれが「＋１ｍｍ」であれば、図１４（ａ）に「振れ角２」として示す領域でその抵抗値が変化する。これら何れの場合であれ、磁気ベクトルの振れ角が同抵抗値変化率波形のピークを超えることはないため、図１４（ｂ）或いは（ｃ）に示されるように、上記「波形割れ」が起こる懸念もない。
【００１４】
ただしこの場合、図１４（ｂ）及び（ｃ）に併せ示されるように、それら磁気抵抗素子の取付ずれによる抵抗値のオフセットが発生することとなり、その出力を処理する回路としても、該オフセットを吸収することのできる精度の高い回路が必要となる。またこの場合、上記「平行配置」のものに比べて磁気抵抗素子の感度も同図１４に示されるように低下する。
【００１５】
このように、回転検出を行う装置に用いられる磁気センサとしては基本的に、磁気抵抗素子ＭＲＥを「平行配置」した構造と「垂直配置」した構造とがあり、それぞれ上述のような一長一短を有している。そして近年は、それら構造の何れであれ、それぞれその長所を生かすかたちで実用が図られている。
【００１６】
ところで、以上では便宜上、磁性体材料の焼結により造られたギアを被検出体ロータとして用いるいわゆる磁性体ギアタイプのもの（例えば特開平６−１７４４９０号公報参照）を例にとって該磁気センサとしての構造を説明したが、このような磁気センサとしては他に、回転軸に取り付けられる被検出体ロータ自身が複数の磁極を持つように着磁されたいわゆる着磁ロータタイプのもの（例えば特開平６−２４１８２９号公報参照）もある。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
磁気抵抗素子を「平行配置」した構造であれ、或いは「垂直配置」した構造であれ、こうした磁気センサにあっては上述のように、被検出体ロータである磁性体ギア若しくは着磁ロータの回転に伴う磁気ベクトル変化の有無に基づいて、同ロータの回転を検出するようにしている。
【００１８】
ただし、上記着磁ロータタイプの磁気センサは、そのロータを製造するのに、マグネット材料の他、上記着磁を行うための工程が必要であり、自ずとその製造コストも高くつく不都合がある。
【００１９】
他方、上記磁性体ギアタイプの磁気センサの方は、比較的低コストの焼結材料を用いることで、またその着磁工程を必要としない分だけ、着磁ロータタイプの磁気センサよりは製造コストの低減を図ることができるものの、その焼結処理等にかかる設備や手間を考慮すると、やはりその製造コストや手間も無視できないものとなっている。
【００２０】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、コスト的にも安価なより簡易な構造を有して、バイアス磁界の印加された磁気抵抗素子に対し好適に磁気ベクトル変化を付与することのできる磁気センサ用被検出体ロータを提供することを目的とする。
【００２１】
またこの発明は、こうした簡易な構造を有する磁気センサ用被検出体ロータの好適な製造方法を提供することを目的とする。
またこの発明は、こうした磁気センサ用被検出体ロータを用いて、簡易ながら十分精度の高い回転検出を行うことのできる回転検出装置を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
こうした目的を達成するため、請求項１記載の発明では、検出対象となる回転軸に装着され、背後からバイアス磁界の印加された磁気抵抗素子に対し同回転軸の回転に対応した磁気ベクトル変化を付与する磁気センサ用被検出体ロータとして、前記磁気抵抗素子に対し前記回転軸の回転に対応した磁気ベクトル変化を付与する磁性体が、同回転軸と直角な断面において、ロータ外周に所定の配設周期をもって点状に存在する構造を有する被検出部を具え、前記被検出部を、磁性体からなる略Ｕ字状の線材が前記回転軸の軸芯を中心に放射状に配設されてなるものとして構成する。
【００２８】
また、請求項２記載の発明では、検出対象となる回転軸に装着され、背後からバイアス磁界の印加された磁気抵抗素子に対し同回転軸の回転に対応した磁気ベクトル変化を付与する磁気センサ用被検出体ロータとして、前記磁気抵抗素子に対し前記回転軸の回転に対応した磁気ベクトル変化を付与する磁性体が、同回転軸と直角な断面において、ロータ外周に所定の配設周期をもって点状に存在する構造を有する被検出部を具え、前記被検出部を、前記回転軸に装着される円柱形非磁性体ロータの外周面にその周方向に沿って周期配設された磁性体鋲によって構成する。
【００３２】
また、請求項３記載の発明では、当該ロータ形状に対応した型の内面に沿って磁性体からなる多数の鋲を所定間隔に保持する工程と、前記型に非磁性材料を流し込んで該保持した磁性体鋲を固着する工程とを具えて前記磁気センサ用被検出体ロータを製造する。
【００３６】
また、請求項４記載の発明では、検出対象となる回転軸に装着され、同回転軸と直角な断面においてその外周に所定の配設周期をもって点状に磁性体が存在する構造を有する被検出部を具える被検出体ロータと、この被検出体ロータの前記被検出部に向けてバイアス磁界を発生するバイアス磁石と、この発生されるバイアス磁界内に配設されて前記被検出体ロータの回転に伴う磁気ベクトルの変化を電気信号の変化に変換する磁気抵抗素子と、この変換された電気信号を所要に処理して前記検出対象となる回転軸の回転情報を得る信号処理回路とを具える回転検出装置として、前記被検出体ロータを、磁性体からなる略Ｕ字状の線材が前記回転軸の軸芯を中心に放射状に配設されてなる被検出部を具えるものとして構成する。
【００３９】
また、請求項５記載の発明では、検出対象となる回転軸に装着され、同回転軸と直角な断面においてその外周に所定の配設周期をもって点状に磁性体が存在する構造を有する被検出部を具える被検出体ロータと、この被検出体ロータの前記被検出部に向けてバイアス磁界を発生するバイアス磁石と、この発生されるバイアス磁界内に配設されて前記被検出体ロータの回転に伴う磁気ベクトルの変化を電気信号の変化に変換する磁気抵抗素子と、この変換された電気信号を所要に処理して前記検出対象となる回転軸の回転情報を得る信号処理回路とを具える回転検出装置として、前記被検出体ロータを、前記回転軸に装着される円柱形非磁性体ロータの外周面にその周方向に沿って周期配設された磁性体鋲からなる被検出部を具えるものとして構成する。
【００４０】
また、請求項６記載の発明では、これら請求項４又は５に記載の発明の構成において、前記磁気抵抗素子を、前記バイアス磁石から発せられる磁力線とのなす角度が互いに４５度傾き、且つ、同バイアス磁石の着磁面に垂直に配置された２つの素子からなるものとして構成する。
【００４１】
これら各発明による作用は以下の通りである。
請求項１記載の発明によるように、上記磁気センサ用被検出体ロータとして
・前記磁気抵抗素子に対し前記回転軸の回転に対応した磁気ベクトル変化を付与する磁性体が、同回転軸と直角な断面において、ロータ外周に所定の配設周期をもって点状に存在する構造を有する被検出部を具える。
といった構成によれば、磁気抵抗素子の背後から印加される前記バイアス磁界にあって、その磁気ベクトルは、上記点状に存在する磁性体の通過のみに基づいて変化する（振られる）ようになる。また、同被検出体ロータと磁気抵抗素子との関係においても要は、被検出体ロータがその回転に伴い、磁気抵抗素子に対してこうした磁気ベクトル変化を付与し得ることで十分でもある。
【００４２】
したがって、請求項１記載の発明の同構成によれば、上記回転軸と直角な断面において、磁性体がロータ外周に所定の配設周期をもって点状に存在するだけの極めて簡易な構成でありながら、磁気抵抗素子に対して磁気ベクトル変化を付与するための必要十分な機能が実現されるようになる。
【００４５】
特に、請求項１記載の発明によるように、上記被検出部を、
・磁性体からなる略Ｕ字状の線材が前記回転軸の軸芯を中心に放射状に配設されてなるもの。
として構成することにより、上記回転軸と直角な断面においては、磁性体がロータ外周に所定の配設周期をもって点状に存在する構造となり、上述の如く磁気抵抗素子に対して磁気ベクトル変化を付与するための必要十分な機能が実現されるようになる。なお、請求項１記載の発明の同構成には、樹脂等の非磁性体からなる円柱状（円盤状）のロータに対して上記磁性体線材がその軸芯を中心に放射状に巻回されたものなども含まれる。
【００４６】
また、上記被検出部は他にも、例えば請求項２記載の発明によるように、
・前記回転軸に装着される円柱形非磁性体ロータの外周面にその周方向に沿って周期配設された磁性体鋲からなるもの。
として構成することもできる。
【００４７】
この構成によれば、同磁気センサ用被検出体ロータ並びにその被検出部としての強度を十分に確保した上で、上述した回転軸と直角な断面においては磁性体がロータ外周に所定の配設周期をもって点状に存在する構造が実現されるようになる。そしてこのため、この構成によっても、磁気抵抗素子に対して好適に磁気ベクトル変化を付与することができるようになる。
【００５１】
一方、こうした磁気センサ用被検出体ロータの製造方法として、請求項３記載の発明によるように、
（Ｄ１）当該ロータ形状に対応した型の内面に沿って磁性体からなる多数の鋲を所定間隔に保持する工程。
（Ｄ２）前記型に非磁性材料を流し込んで、この保持した磁性体鋲を固着する工程。
といった各工程を具える方法によれば、特に上記請求項２記載の発明にかかる同磁気センサ用被検出体ロータについてこれを、高精度且つ高能率に製造することができるようになる。なおこの場合、上記型に流し込む非磁性材料としては樹脂等がある。
【００５３】
なお、上記被検出体ロータとしての被検出部（磁性体）の数若しくは配設周期は、その所望される回転角度情報に応じて任意であるが、
（イ）被検出部の数を多くすると上記磁気ベクトルの振れ角が小さくなり、上記磁気抵抗素子により変換される電気信号のＳ／Ｎは悪化する。
（ロ）被検出部の配設周期（間隔）が同じであれば、被検出部の各々を構成する磁性体の幅（回転方向への長さ）を狭くした方が上記磁気ベクトルの振れ角は大きくなる。すなわち、上記磁気抵抗素子により変換される電気信号のＳ／Ｎは向上する。また、この電気信号の波形も、より正弦波に近い、歪みの少ない波形となる。
といった出力との関係もあるため、実用上は、その形状等も含めてこうした実情を考慮した最適化が図られることが望ましい。
【００５４】
また、こうした被検出体ロータの具体的形態としては、例えば請求項４記載の発明による
・磁性体からなる略Ｕ字状の線材が前記回転軸の軸芯を中心に放射状に配設されてなる被検出部を具えるもの。
或いは、請求項５記載の発明による
・前記回転軸に装着される円柱形非磁性体ロータの外周面にその周方向に沿って周期配設された磁性体鋲からなる被検出部を具えるもの。
等々、がある。
【００５５】
特に、上記請求項５記載の発明にあっては、被検出体ロータ並びにその被検出部としての強度を十分に確保した上で、当該回転検出装置としても上記磁気抵抗素子に対し磁気ベクトル変化を付与するための必要十分な構成が実現されるようになる。しかも、この請求項５記載の発明の場合、被検出体ロータの上記被検出部以外の部分は全て樹脂等の非磁性体によって構成されるため、同被検出部の通過を磁気的に検出する当該回転検出装置にとっては、その検出精度も極めて良好なものとなる。なお、上記請求項４又は５記載の発明にかかる被検出体ロータの構成は、それぞれ先の請求項１又は２記載の発明に対応したものとなっており、該回転検出装置としてそれら被検出体ロータに基づき奏される作用も、各々それら発明に準じたものとなる。
【００５６】
他方、請求項６記載の発明によるように、回転検出装置を構成する上記磁気抵抗素子に、
・前記バイアス磁石から発せられる磁力線とのなす角度が互いに４５度傾き、且つ、同バイアス磁石の着磁面に垂直に配置された２つの素子からなる。
といったいわゆる「垂直配置」が採用される場合には、感度的には多少低下するものの、前述した「波形割れ」等の生じない安定したセンサ出力が得られるようになる。
【００５７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１に、この発明にかかる磁気センサ用被検出体ロータ及び該被検出体ロータを用いた回転検出装置の第１の実施形態を示す。
【００５８】
この第１の実施形態にかかる回転検出装置は、例えば車両における車速検出やエンジン回転検出、さらには一般機械における各種回転検出を行う装置として構成されている。そして、特に同装置にあっては、検出対象となる回転軸に装着される被検出体ロータとして、図１に示されるような簡易な形状を有する磁性体板からなる円盤が用いられる。
【００５９】
はじめに、同図１を参照して、この実施形態にかかる被検出体ロータの構造について説明する。
図１に示されるように、この被検出体ロータ２は、例えば車軸やエンジン出力軸、或いは各種機械の回転軸等、検出対象となる回転軸１に嵌入装着され、当該回転軸１の回転に伴って、例えば図中に矢指する態様で回転する。
【００６０】
また、同被検出体ロータ２には、上記回転軸１に嵌入装着される適宜の磁性体板の周囲に短冊状の突起部分が設けられており、この突起部分が直角に折り曲げられて、該ロータ２としての被検出部２１が形成されている。すなわち、この被検出部２１は、上記回転軸１と直角な断面、より正確には、同回転軸１と直角で且つ磁気センサ３のセンサ部と対向する断面において、ロータ外周に所定の配設周期をもって磁性体が点状に存在する構造となる。
【００６１】
図２に、同回転検出装置の正面（回転軸１の軸方向）から見たこれら被検出体ロータ２と磁気センサ３との配置関係を示す。
次に、同図２を併せ参照して、同回転検出装置としての基本動作について説明する。
【００６２】
この図２に示されるように、上記磁気センサ３は、前述の「垂直配置」された磁気抵抗素子ＭＲＥを有して構成されるセンサ部３１と、その背後からバイアス磁界を印加するバイアス磁石３２とを基本的に有して構成されている。このため、このバイアス磁石３２から印加されるバイアス磁界中を被検出体ロータ２の上記周期配設された被検出部（磁性体）２１が通過するたびに、上記センサ部３１上の磁気ベクトルに変化（振れ）が生じ、この磁気ベクトルの変化が、同センサ部３１を構成する上記２つの磁気抵抗素子ＭＲＥによって電気信号に変換されるようになる。この変換された電気信号は、図１に示される処理回路４に入力されて２値化され、この２値化された信号が上記検出対象である回転軸１の回転情報として図示しないマイクロコンピュータ等からなる演算回路に取り込まれるようになる。因みに演算回路では、上記２値化された信号の周期から同回転軸１の回転速度を演算し、同じく該２値化された信号の数から同回転軸１の回転角度を演算することとなる。
【００６３】
なお、上記「垂直配置」された磁気抵抗素子ＭＲＥの具体構造、並びにそれら素子による磁電変換動作については、先の図１３及び図１４に基づいて既述した通りである。
【００６４】
図３に、被検出体ロータとして上記ロータ２を用いた同実施形態にかかる回転検出装置と従来の磁性体ギアタイプのものを用いた回転検出装置とについて各々実験にて得られた出力特性を参考までに示す。
【００６５】
この図３において、図３（ａ）は、被検出体ロータ２として、直径７５ｍｍのものに幅１ｍｍの被検出部２１が４８個設けられたロータを使用した同実施形態にかかる回転検出装置の出力特性（磁気センサ３の出力）を示している。
【００６６】
また同図３において、図３（ｂ）は、被検出体ロータとして、直径７１ｍｍ、４８歯（三角歯）からなる磁性体焼結ギアを使用した従来の回転検出装置の出力特性（磁気センサ出力）を示している。
【００６７】
なお、これら回転検出装置は、その使用する被検出体ロータが異なるのみで、磁気センサその他の構成は全て共通したものとなっている。
これら図３（ａ）及び（ｂ）を対比して明らかなように、被検出体ロータの構造は上述の如く大きく異なるものの、それらロータの回転に伴い磁気センサから得られる出力は殆ど同等の正弦波特性となっている。感度的にはむしろ、上記被検出体ロータ２を使用した同実施形態にかかる回転検出装置の方が優れているともいえる。何れにしろこの実験結果によれば、同実施形態にかかる回転検出装置であれ、磁性体焼結ギアを使用した従来の回転検出装置と何等遜色のない特性が得られることが判る。
【００６８】
またついでながら、同実施形態にかかる回転検出装置において、上記被検出体ロータ２の被検出部２１の幅や数を変えた場合についてもその出力特性の採取を行ったので、その結果を図３（ｃ）及び（ｄ）として併せ示す。
【００６９】
図３（ｃ）に示されるように、上記被検出部２１としての突起の幅を２ｍｍと大きくした場合には、その感度（出力レベル）が多少低下するとともに、波形もやや歪んだものとなる。これは、被検出部２１の幅に相当する期間、磁気ベクトルの振れが抑制されることに起因する。
【００７０】
一方、図３（ｄ）に示されるように、同被検出部２１としての突起の数を７２個に増やした場合には、その感度（出力レベル）が大きく低下する。これは、被検出部２１の配設ピッチが小さいために磁気ベクトルの十分な振れが得られないことに起因する。
【００７１】
このため実用上は、被検出部２１の幅や数についてもこうした関係を考慮した最適化が図られることが望ましい。
このように同実施形態にかかる回転検出装置では、その被検出体ロータ２として、上述のように極めて簡易な構造を有するロータを用いるものでありながら、上記磁気抵抗素子ＭＲＥに対して的確に磁気ベクトル変化を付与することができるようになる。
【００７２】
また、同回転検出装置では、その磁気センサ３として上記「垂直配置」された磁気抵抗素子ＭＲＥを採用しているため、前述した「波形割れ」等の生じない安定したセンサ出力が得られるようにもなる。
【００７３】
そして、同回転検出装置の場合、上記被検出体ロータ２が、１枚の磁性体板をプレス加工するなどして得られる極めて安価なものであるため、同回転検出装置自体、その製造コストが大幅に低減されることともなる。
【００７４】
図４は、こうした被検出体ロータ２の製造プロセスを示したものであり、次にこの図４を参照して、同被検出体ロータ２の製造方法の一例を説明する。
この製造方法においてはまず、図４（ａ）に示されるように、上記回転軸１に嵌入される孔２２と同孔２２を中心とする円の外周から放射状に所定間隔で突出する短冊状の歯２１’とを有する円盤を１枚の磁性体板からプレスによって打ち抜く。
【００７５】
次いで図４（ｂ）に示されるように、この打ち抜かれた磁性体板の円盤の上記短冊状の歯２１’をその根本で直角に折り曲げて、同被検出体ロータ２としての上記被検出部２１を形成する。
【００７６】
また併せて、上記孔２２については、これが上記回転軸１に嵌入され易くなるように、その周辺の一部２２’を、同図４（ｂ）に示される如く打ち出す。
なお、これら折り曲げや打ち出しにかかる加工も、上記打ち抜きと同時に、或いは別途に、プレス機械を通じて行うことができる。
【００７７】
同製造方法によればこのように、上記被検出体ロータ２を極めて容易に、しかも高精度に製造することができるようになる。またこうした製造方法によれば、同被検出体ロータ２の量産も容易である。
【００７８】
（第２実施形態）
図５に、この発明にかかる磁気センサ用被検出体ロータの第２の実施形態を示す。なおこの実施形態にあっても、回転検出装置としての構成は先の第１の実施形態に準ずるものとする。
【００７９】
さて、この第２の実施形態にかかる被検出体ロータ５は、図５に示されるように、外周面周方向に周期配設された窓孔５２を有する円筒状の磁性体材料によって構成され、この窓孔５２の「窓枠」にあたる部分によって、該被検出体ロータ５としての被検出部５１が形成される。なお、該被検出部５１が形成されている同ロータ５の本体部分は、例えばこれと同一の材料からなる支持部材５３により一体に支持（接着、鑞付け等）された状態で、前記車軸やエンジン出力軸、或いは各種機械の回転軸等、検出対象となる回転軸１に嵌入装着される。そして、該回転軸１の回転に伴い、例えば図中に矢指する態様で回転する。
【００８０】
同第２の実施形態にかかる被検出体ロータ５としてのこうした構成によれば、被検出部５１の構造は基本的に先の第１の実施形態のものと同等でありながら、これが上記周期配設された窓孔５２の「窓枠」として構成される分、強度的にはより安定したものとなる。
【００８１】
なお、この被検出体ロータ５も先の第１の実施形態にかかる被検出体ロータ２同様、プレス加工によって量産することはできるものの、上記支持部材５３との接着、或いは鑞付け等が必要とされる分、その製造工程がやや煩雑となることは否めない。
【００８２】
（第３実施形態）
図６に、この発明にかかる磁気センサ用被検出体ロータの第３の実施形態を示す。この実施形態にあっても、回転検出装置としての構成は先の第１の実施形態に準ずるものとする。
【００８３】
さてこの第３の実施形態にかかる被検出体ロータ６は、同図６に示されるように、例えばピアノ線等、磁性体からなる略Ｕ字状の線材が回転軸１の軸芯を中心に放射状に配設された構成となっている。そして、それら各磁性体線材の外辺部分によって、同被検出体ロータ６としての被検出部６１が形成されている。
【００８４】
同被検出体ロータ６のこうした構成によっても、上記回転軸１と直角な断面においては、磁性体がロータ外周に所定の配設周期をもって点状に存在する構造となり、前述の如く磁気抵抗素子に対して磁気ベクトル変化を付与するための必要十分な機能は実現されるようになる。
【００８５】
なお、この第３の実施形態にかかる被検出体ロータ６としては、例えば樹脂等の非磁性体からなる円柱状（円盤状）のロータに対して上記磁性体線材がその軸芯を中心に放射状に巻回された構成なども含まれる。
【００８６】
（第４実施形態）
図７に、この発明にかかる磁気センサ用被検出体ロータの第４の実施形態を示す。この実施形態にあっても、回転検出装置としての構成は先の第１の実施形態に準ずるものとする。
【００８７】
さてこの第４の実施形態にかかる被検出体ロータ７は、同図７に示されるように、回転軸１に装着される例えば樹脂等からなる円柱形非磁性体ロータ７２の外周面に、その周方向に沿って且つ回転軸１と平行に磁性体線材が周期埋設された構成となっている。そして、それら周期埋設された磁性体線材によって、同被検出体ロータ７としての被検出部７１が形成されている。
【００８８】
同第４の実施形態にかかる被検出体ロータ７のこうした構成によっても、上記回転軸１と直角な断面においては、磁性体がロータ外周に所定の配設周期をもって点状に存在する構造となり、磁気抵抗素子に対して磁気ベクトル変化を付与するための必要十分な機能は好適に実現される。
【００８９】
しかも同被検出体ロータ７によれば、磁性体材料によって構成されるのは上記被検出部７１のみであり、上記磁気抵抗素子に付与される磁気ベクトル変化も、こうした被検出体ロータ７の回転のみに純粋に依存した、より精度の高いものとなる。
【００９０】
なお、このような構造を有する被検出体ロータ７は、例えば次のような手順によって製造することができる。
（１）当該ロータ形状に対応した型の内面に沿って、上記磁性体線材を平行且つ所定間隔に保持する。ここで、上記型と一体に形成された若しくは上記型と着脱自在に形成された適宜の治具を用いるようにすれば、上記磁性体線材を容易且つ正確に保持することができるようになる。
（２）上記型に樹脂等の非磁性材料を流し込んで、この保持した磁性体線材を固着する。
（３）磁性体線材の固着後、上記型並びに治具を外して、図７に示される形態の被検出体ロータ７を得る。
【００９１】
このような製造方法によれば、同第４の実施形態にかかる被検出体ロータ７についてこれを、高精度且つ高能率に製造することができるようになる。
また、同第４の実施形態にかかる被検出体ロータ７の製造方法としては他に、上記型並びに磁性体線材として長めのものを用意しておき、上記（１）〜（３）の工程を通じて長い円柱状のロータ基体が得られた後、
（４）該得られたロータ基体を所望のロータ厚に応じて輪切りにする。
といった方法で同図７に示される形態の被検出体ロータ７を得ることもできる。特にこのような製造方法によれば、同被検出体ロータ７の量産が期待できるようにもなる。
【００９２】
（第５実施形態）
図８に、この発明にかかる磁気センサ用被検出体ロータの第５の実施形態を示す。この実施形態にあっても、回転検出装置としての構成は先の第１の実施形態に準ずるものとする。
【００９３】
さてこの第５の実施形態にかかる被検出体ロータ８は、同図８に示されるように、回転軸１に装着される例えば樹脂等からなる円盤状非磁性体ロータ８２の外周辺に沿って且つ回転軸１と平行に磁性体ピンが周期配設された構成となっている。そして、それら周期配設された磁性体ピンによって、同被検出体ロータ８としての被検出部８１が形成されている。
【００９４】
同第５の実施形態にかかる被検出体ロータ８のこうした構成によっても、上記回転軸１と直角な断面においては、磁性体がロータ外周に所定の配設周期をもって点状に存在する構造となり、磁気抵抗素子に対して磁気ベクトル変化を付与するための必要十分な機能が実現される。
【００９５】
そして、同被検出体ロータ８においても、磁性体材料によって構成されるのは上記被検出部８１のみであり、上記磁気抵抗素子に対して、該被検出体ロータ８の回転のみに純粋に依存した精度の高い磁気ベクトル変化を付与することができるようになる。
【００９６】
なお、このような構造を有する被検出体ロータ８も、基本的には上述した第４の実施形態にかかる被検出体ロータ７同様、例えば次のような手順によって製造される。
（１）当該ロータ形状に対応した型の内面に沿って、上記磁性体ピンを平行且つ所定間隔に保持する。ここでも、上記型と一体に形成された若しくは上記型と着脱自在に形成された適宜の治具を用いることで、上記磁性体ピンを容易且つ正確に保持することができるようになる。
（２）上記型に樹脂等の非磁性材料を流し込んで、この保持した磁性体ピンを固着する。
（３）磁性体ピンの固着後、上記型並びに治具を外して、図８に示される形態の被検出体ロータ８を得る。
【００９７】
このような製造方法によれば、同第５の実施形態にかかる被検出体ロータ７についてもこれを、高精度且つ高能率に製造することができるようになる。
また、同第５の実施形態にかかる被検出体ロータ８の製造方法としては他に、
・上記樹脂等からなる円盤状非磁性体ロータ８２の外周辺に沿って、同図８に示される態様で磁性体ピンを打ち込む。
といった方法を採用することもできる。型等によって上記円盤状非磁性体ロータ８２を形成する際、同時に、上記磁性体ピンが打ち込まれる部分に孔等を設けておくようにすれば、こうした製造方法であっても比較的簡易に同被検出体ロータ８を得ることができるようになる。
【００９８】
（第６実施形態）
図９に、この発明にかかる磁気センサ用被検出体ロータの第６の実施形態を示す。この実施形態にあっても、回転検出装置としての構成は先の第１の実施形態に準ずるものとする。
【００９９】
さてこの第６の実施形態にかかる被検出体ロータ９は、同図９に示されるように、回転軸１に装着される例えば樹脂等からなる円柱形非磁性体ロータ９２の外周面にその周方向に沿って磁性体鋲が周期配設された構成となっている。そして、それら周期配設された磁性体鋲によって、同被検出体ロータ９としての被検出部９１が形成されている。
【０１００】
同第６の実施形態にかかる被検出体ロータ９のこうした構成によっても、上記回転軸１と直角な断面においては、磁性体がロータ外周に所定の配設周期をもって点状に存在する構造となり、磁気抵抗素子に対して磁気ベクトル変化を付与するための必要十分な機能は好適に実現される。
【０１０１】
そして、同被検出体ロータ９においても、磁性体材料によって構成されるのは上記被検出部９１のみであり、上記磁気抵抗素子に対して、該被検出体ロータ９の回転のみに純粋に依存した精度の高い磁気ベクトル変化を付与することができるようになる。
【０１０２】
なお、このような構造を有する被検出体ロータ９は、例えば次のような手順によって製造される。
（１）当該ロータ形状に対応した型の内面に沿って、上記磁性体鋲を所定間隔に保持する。ここで、上記型と一体に形成された若しくは上記型と着脱自在に形成された適宜の治具を用いることで、上記磁性体鋲を容易且つ正確に保持することができるようになる。
（２）上記型に樹脂等の非磁性材料を流し込んで、この保持した磁性体鋲を固着する。
（３）磁性体鋲の固着後、上記型並びに治具を外して、図９に示される形態の被検出体ロータ９を得る。
【０１０３】
このような製造方法によれば、同第６の実施形態にかかる被検出体ロータ９についてもこれを、高精度且つ高能率に製造することができるようになる。
また、同第６の実施形態にかかる被検出体ロータ９についても、その他の製造方法としては、先の第５の実施形態にかかる被検出体ロータ８の他の製造方法と同様、
・上記樹脂等からなる円柱形非磁性体ロータ９２の外周面に、その周方向に沿って、同図９に示される態様で磁性体鋲を打ち込む。
といった方法を採用することもできる。この場合も、型等によって上記円柱形非磁性体ロータ９２を形成する際、同時に、上記磁性体鋲が打ち込まれる部分に孔等を設けておくようにすれば、こうした製造方法であっても比較的簡易に同被検出体ロータ９を得ることができるようになる。
【０１０４】
ところで、上記第２〜第６の実施形態においても、それら被検出体ロータとしての被検出部の数若しくは配設周期は、その所望される回転角度情報に応じて任意に設定されることとなるが、該被検出部の数若しくは配設周期と上記磁気センサ３の出力との間には前述したように、
（イ）被検出部の数を多くすると上記磁気ベクトルの振れ角が小さくなり、磁気抵抗素子ＭＲＥにより変換される電気信号のＳ／Ｎは悪化する。
（ロ）被検出部の配設周期（間隔）が同じであれば、被検出部の各々を構成する磁性体の幅（回転方向への長さ）を狭くした方が上記磁気ベクトルの振れ角は大きくなる。すなわち、磁気抵抗素子ＭＲＥにより変換される電気信号のＳ／Ｎは向上する。また、この電気信号の波形も、より正弦波に近い、歪みの少ない波形となる。
といった関係がある。このため、上記何れの実施形態であれ、実用上は、それら被検出部の形状等も含めてこうした関係を考慮した最適化が図られることが望ましい。
【０１０５】
また、磁気センサ用被検出体ロータとして上記幾つかの実施形態を示したが、この発明にかかる被検出体ロータの構成がそれら各実施形態にかかる構成に限定されるものではない。すなわち、同磁気センサ用被検出体ロータとして要は、磁気抵抗素子に対し回転軸１の回転に対応した磁気ベクトル変化を付与する磁性体が、同回転軸１と直角な断面において、ロータ外周に所定の配設周期をもって点状に存在する構造を有する被検出部を具えるものであればよい。
【０１０６】
また、上記各実施形態にかかる回転検出装置においては、その磁気センサとして、「波形割れ」等の生じない「垂直配置」された磁気抵抗素子を具えるものを採用するとした。しかし、この採用される磁気センサの構造は任意であり、前記「平行配置」された磁気抵抗素子を具える磁気センサであっても勿論よい。この「平行配置」された磁気抵抗素子を具えるものであれ、その取付位置等によっては、「波形割れ」等の生じない、しかも高レベルのセンサ信号が出力されるようになることは前述した通りである。
【０１０７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明にかかる磁気センサ用被検出体ロータによれば、コスト的にも安価なより簡易な構造を有して、バイアス磁界の印加された磁気抵抗素子に対し好適に磁気ベクトル変化を付与することができるようになる。
【０１０８】
また、この発明にかかる磁気センサ用被検出体ロータの製造方法によれば、こうした簡易な構造を有する磁気センサ用被検出体ロータを容易且つ高能率に製造することができるようになる。
【０１０９】
また、この発明にかかる回転検出装置によれば、こうした被検出体ロータを用いて、簡易ながら十分精度の高い回転検出を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる被検出体ロータの第１の実施形態を示す斜視図。
【図２】同被検出体ロータと磁気センサとの配置関係を示す正面図。
【図３】同被検出体ロータを用いた回転検出装置の出力特性を示す線図。
【図４】同被検出体ロータの製造プロセスを示す平面図及び断面図。
【図５】この発明にかかる被検出体ロータの第２の実施形態を示す斜視図。
【図６】この発明にかかる被検出体ロータの第３の実施形態を示す斜視図。
【図７】この発明にかかる被検出体ロータの第４の実施形態を示す斜視図。
【図８】この発明にかかる被検出体ロータの第５の実施形態を示す斜視図。
【図９】この発明にかかる被検出体ロータの第６の実施形態を示す斜視図。
【図１０】磁気抵抗素子の抵抗値変化特性を示す斜視図及びグラフ。
【図１１】磁気抵抗素子の平行配置によるセンサ構成を示す斜視図。
【図１２】同構成による磁気抵抗素子の抵抗値変化特性を示すグラフ。
【図１３】磁気抵抗素子の垂直配置によるセンサ構成を示す斜視図。
【図１４】同構成による磁気抵抗素子の抵抗値変化特性を示すグラフ。
【符号の説明】
１…検出対象回転軸、２…被検出体ロータ、２１…被検出部、２２…回転軸嵌入孔、３…磁気センサ、３１…センサ部、３２…バイアス磁石、４…処理回路、５…被検出体ロータ、５１…被検出部、５２…窓孔、５３…支持部材、６…被検出体ロータ、６１…被検出部（磁性体線材）、７…被検出体ロータ、７１…被検出部（磁性体線材）、７２…樹脂製支持部材（非磁性体ロータ）、８…被検出体ロータ、８１…被検出部（磁性体ピン）、８２…樹脂製支持部材（非磁性体ロータ）、９…被検出体ロータ、９１…被検出部（磁性体鋲）、９２…樹脂製支持部材（非磁性体ロータ）、ＭＲＥ…磁気抵抗素子。
【図１】
0003632250.tif 000002
【図２】
0003632250.tif 000003
【図３】
0003632250.tif 000004
【図４】
0003632250.tif 000005
【図５】
0003632250.tif 000006
【図６】
0003632250.tif 000007
【図７】
0003632250.tif 000008
【図８】
0003632250.tif 000009
【図９】
0003632250.tif 000010
【図１０】
0003632250.tif 000011
【図１１】
0003632250.tif 000012
【図１２】
0003632250.tif 000013
【図１３】
0003632250.tif 000014
【図１４】
0003632250.tif 000015