(57)【要約】【課題】  磁気抵抗効果素子を用いた回転角検出装置において、大きな出力信号を得ることが可能であり、かつ磁気センサを簡単に製造できるようにする。【解決手段】  回転角検出装置は、磁石１０と、磁気抵抗効果素子２１〜２４とを有する。磁石１０は回転軸周りに回転する回転体１１に固定されている。磁気抵抗効果素子２１〜２４は、回転体１１の回転軸に直交する平面内にて回転軸位置で直交する２つの直線上であって回転軸位置から等距離にある４箇所にて基板２５上にそれぞれ設けられていて、回転軸に直交する平面内における磁界強度に応じて抵抗値をそれぞれ変化させる。磁気抵抗効果素子２１〜２４は等方性磁気抵抗効果素子で構成されている。磁石１０は、回転体１１の回転軸に直交する平面内の磁界強度が、回転軸を含む一つの第１平面に対して非対称となるとともに、回転軸を含み第１平面に直交する第２平面に対して対称となる磁界を発生する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸周りに回転する回転体に固定された磁石と、前記回転体の回転軸に直交する平面内にて前記回転軸位置で直交する２つの直線上であって前記回転軸位置から等距離にある４箇所にて基板上にそれぞれ設けられて、前記回転軸に直交する平面内における磁界強度に応じて抵抗値をそれぞれ変化させる磁気抵抗効果素子を有する磁気センサとを備え、前記回転体の回転軸周りの回転角を検出する回転角検出装置において、
前記磁気抵抗効果素子を、それぞれ等方性磁気抵抗効果素子で構成し、かつ
前記磁石は、前記回転体の回転軸に直交する平面内の磁界強度が、前記回転軸を含む一つの第１平面に対して非対称となるとともに、前記回転軸を含み前記第１平面に直交する第２平面に対して対称となる磁界を発生することを特徴とする回転角検出装置。
【請求項２】
前記磁石は、円柱体を前記回転体の回転軸に平行な平面に沿って切取った方形状の切取り平面と、前記回転軸に直交する断面形状が円弧状である円弧状曲面とを有する形状を有し、前記回転軸方向に分極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３】
前記回転体の回転軸に直交する平面内において、前記回転軸から前記磁気抵抗効果素子までの距離が、前記回転軸から前記磁石の円弧状曲面までの距離にそれぞれほぼ等しい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】
前記回転体の回転軸に直交する平面内において、前記回転軸から前記磁気抵抗効果素子までの距離が、前記回転軸から前記磁石の切取り平面までの垂直距離にそれぞれほぼ等しい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】
前記回転体の回転軸は、前記磁石における前記回転軸に直交する断面内に位置していることを特徴とする請求項２乃至４のうちのいずれか一つに記載の回転角検出装置。
【請求項６】
前記磁石を非磁性体で構成した円柱状のホルダで覆ったことを特徴とする請求項１乃至５のうちのいずれか一つに記載の回転角検出装置。
【請求項７】
前記磁気抵抗効果素子は、非磁性金属の母相中に、強磁性体からなる微粒子を分散させたグラニュラ薄膜でそれぞれ構成した等方性磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項１乃至６のうちのいずれか一つ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、磁気抵抗効果素子を用いて、回転体の回転軸周りの回転角を検出する回転角検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、磁気抵抗効果素子を用いて、回転体の回転軸周りの回転角を検出する回転角検出装置として、下記特許文献１，２に記載された回転角検出装置が知られている。下記特許文献１に示された回転角検出装置は、回転体に固定されて回転体の回転軸に直交するとともに前記回転軸を中心とする円形平面を有する円柱状に形成されていて、前記回転軸を含む平面の両側をＮ極とＳ極に分極した磁石と、磁石の前記円形平面に対向して配置された磁気センサとを備えている。磁気センサは、回転体の回転軸に直交する平面内にて回転軸で直交する２つの直線上であって回転軸位置から等距離にある４箇所にて基板上にそれぞれ設けられて、回転軸に直交する平面内における磁界強度に応じて抵抗値がそれぞれ変化する磁気抵抗効果素子と、基板に対向するように配置されて前記回転軸を中心に放射状の磁界を発生するバイアス磁石とからなる。
【０００３】
磁気抵抗効果素子は、Ｆｅ−Ｎｉ合金からなる長尺状の異方性磁気抵抗効果素子（以下、ＡＭＲ素子という）を折り返して、いわゆるすだれ状（くし歯状）に基板上にそれぞれ形成されており、それらの延伸方向が、前記回転軸を挟む１対のＡＭＲ素子を結ぶ一つの直線に対して４５度の角度となるようにそれぞれ配置されている。これらのＡＭＲ素子はブリッジ接続されており、回転体を回転軸周りに回転させると、ブリッジ回路から、回転体の１回転当たり１周期の正弦波信号であって、互いにπ／２の位相差を有するＡ相及びＢ相信号からなる正弦波信号が出力され、これらのＡ相及びＢ相信号からなる正弦波信号から、回転体の回転軸周りの回転角が検出される。
【０００４】
下記特許文献２に示された回転角検出装置は、前記ＡＭＲ素子に代えて、基板上に設けられた異方性磁気抵抗効果素子であるスピンバルブ磁気抵抗効果素子（以下、ＳＶ−ＧＭＲ素子という）を用いて、下記引用文献１の場合と同様に、基板と平行な磁界の回転角を検出するものである。これらのＳＶ−ＧＭＲ素子は、外部磁界に対して回転可能な強磁性膜である自由層と、スペーサとなる非磁性層と、外部磁界によって磁化の動かない強磁性膜である固定層と、固定層の磁化の向きを固定する反強磁性層と、反強磁性層を保護するキャップ層とからなる。そして、これらのＳＶ−ＧＭＲ素子は、回転体の回転軸に直交する２つの直線上であって、回転軸から等距離の位置にそれぞれ配置されているが、これらのＳＶ−ＧＭＲの延伸方向はそれぞれ回転体の回転における接線方向に設定されるとともに、各固定層の磁化の向きはそれぞれ回転体の回転軸に向かう方向に設定されている。なお、このＳＶ−ＧＭＲ素子を用いた回転角検出装置においては、前記ＡＭＲ素子の場合のようなバイアス磁石は存在しない。
【０００５】
ＳＶ−ＧＭＲ素子は、前記特許文献１の場合と同様に、ブリッジ接続されており、外部磁界を前記中心軸線周りに回転させると、ブリッジ回路から、回転軸の１回転当たり１周期の正弦波信号であって、互いにπ／２の位相差を有するＡ相及びＢ相信号からなる正弦波信号が出力され、これらのＡ相及びＢ相信号からなる正弦波信号から、回転体の回転角が検出される。この場合、ＳＶ−ＧＭＲ素子は、前記特許文献１のＡＭＲ素子に比べ、磁界強度の変化に対して数倍の磁気抵抗変化率を有し、ブリッジ回路から大きな出力信号を得ることができる。
【０００６】
また、近年、磁界強度の変化に対して大きな磁気抵抗変化率を有する等方性磁気抵抗効果素子も登場してきている。下記特許文献３には、Ｃｏを主成分とする磁性薄膜層と、Ｎｉ−Ｃｏを主成分とする磁性薄膜層とを、Ｃｕを主成分とする金属非磁性薄膜層を介して交互に積層した磁気抵抗効果素子、いわゆる人工格子型の磁気抵抗効果素子が示されている。下記特許文献４には、強磁性金属原子であるＦｅ原子を、Ｆｅ原子とは非固溶の関係にある非磁性金属原子であるＡｇ内に散在させたＦｅＡｇ合金からなる磁気抵抗効果素子、いわゆるグラニュラ薄膜型の磁気抵抗効果素子が示されている。これらの人工格子型及びグラニュラ薄膜型の磁気抵抗効果素子は、異方性ではなく、磁化されると等方的に抵抗値が小さくなる、いわゆる等方性磁気抵抗効果素子である。また、これらの人工格子型及びグラニュラ薄膜型の磁気抵抗効果素子は、ＡＭＲ素子に比べ、磁界強度の変化に対して数倍の磁気抵抗変化率を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２０８０２５号公報
【特許文献２】特開２００１−１５９５４２号公報
【特許文献３】特開平０４−３２９６８３号公報
【特許文献４】特開平０６−１６９１１７号号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１に記載の回転角検出装置においては、バイアス磁石の磁極面からの放射状の磁界を利用しているために、異方性磁気抵抗効果素子である複数のＡＭＲ素子を１つの基板上で簡単に構成できるという利点があるが、ＡＭＲ素子の磁気抵抗変化率が小さいためにブリッジ回路からの出力信号が小さいという問題と、磁気センサ側にバイアス磁石を設けなければならないという問題がある。これに対して、上記特許文献２に記載の回転角検出装置においては、ＳＶ−ＧＭＲ素子がＡＭＲ素子の数倍の磁気抵抗変化率を有しているためにブリッジ回路からの出力信号が大きくなるという利点があるが、異方性磁気抵抗効果素子である複数のＳＶ−ＧＭＲ素子の固定層の磁化の方向をそれぞれ異ならせるために、複数のＳＶ−ＧＭＲ素子を1つの成膜基板上で同時に構成することは困難で、複数のＳＶ−ＧＭＲ素子を形成後に並び換えてリードフレーム、ガラスエポキシなどの固定基板上に配置する必要があり、磁気センサの製造に手間がかかるという問題がある。さらに、上記特許文献３，４は、材料としての等方性磁気抵抗効果素子である人工格子型及びグラニュラ薄膜型の磁気抵抗効果素子を示すのみで、等方性磁気抵抗効果素子の特性を踏まえた回転角検出装置を示すものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、大きな出力信号を得ることが可能であり、かつ磁気センサを簡単に製造できる回転角検出装置を提供するものである。なお、下記本発明の各構成要件の記載においては、本発明の理解を容易にするために、実施形態の対応箇所の符号を括弧内に記載しているが、本発明の各構成要件は、実施形態の符号によって示された対応箇所の構成に限定解釈されるべきものではない。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の構成上の特徴は、回転軸周りに回転する回転体（１１）に固定された磁石（１０）と、回転体の回転軸に直交する平面内にて回転軸位置で直交する２つの直線上であって回転軸位置から等距離にある４箇所にて基板上にそれぞれ設けられて、回転軸に直交する平面内における磁界強度に応じて抵抗値をそれぞれ変化させる磁気抵抗効果素子（２１〜２４，２１ａ〜２４ａ，２１ｂ〜２４ｂ）を有する磁気センサとを備え、回転体の回転軸周りの回転角を検出する回転角検出装置において、磁気抵抗効果素子を、それぞれ等方性磁気抵抗効果素子で構成し、かつ磁石は、回転体の回転軸に直交する平面内の磁界強度が、回転軸を含む一つの第１平面に対して非対称となるとともに、回転軸を含み第１平面に直交する第２平面に対して対称となる磁界を発生することにある。
【００１１】
上記のように構成した本発明においては、回転体及び磁石を回転軸周りに回転させると、各磁気抵抗効果素子の位置における磁界強度の変化により、磁気抵抗効果素子の抵抗値が変化し、この磁気抵抗効果素子の抵抗値の変化に応じて変化する電圧を取出すことによって、回転体の回転角が検出される。そして、この本発明によれば、磁気抵抗効果素子として、人工格子型、グラニュラ薄膜型などの等方性磁気抵抗効果素子を用いているので、磁界強度の変化に応じた磁気抵抗効果素子の抵抗変化率が大きくなり、回転角の検出のために大きな出力電圧を取得できて、回転角の検出が良好となる。また、等方性磁気抵抗効果素子を用いたことにより、上記「発明が解決しようとする課題」の項で説明した、磁気抵抗効果素子としてＡＭＲ素子を用いた場合のようにバイアス磁石を必要とすることもなく、磁気抵抗効果素子としてＳＶ−ＧＭＲ素子を用いた場合のように固定層の磁化方向の問題もなくなるので、磁気センサを簡単に製造でき、ひいては回転角検出装置を簡単に構成できて、回転角検出装置を安価に製造できる。
【００１２】
この本発明においては、磁石は、例えば、円柱体を回転体の回転軸に平行な平面に沿って切取った方形状の切取り平面と、回転軸に直交する断面形状が円弧状である円弧状曲面とを有する形状を有し、回転軸方向に分極されている。
【００１３】
そして、本発明の他の特徴は、回転体の回転軸に直交する平面内において、回転軸から磁気抵抗効果素子までの距離が、回転軸から磁石の円弧状曲面までの距離にそれぞれほぼ等しいことにある。これによれば、磁気抵抗効果素子により構成されるブリッジ回路から大きな出力電圧を得ることができるとともに、回転軸から切取り平面までの垂直距離が異なっていても、磁界強度差のピーク位置は変化せずに磁石の外径位置に維持されるので、前記垂直距離の誤差を許容できて、回転体の回転角を精度よく測定できる。
【００１４】
また、本発明の他の特徴は、回転体の回転軸に直交する平面内において、回転軸から磁気抵抗効果素子までの距離が、回転軸から磁石の切取り平面までの垂直距離にそれぞれほぼ等しいことにある。これによれば、磁気抵抗効果素子及び基板の外形を小さくでき、回転角検出装置を小型にすることができる。また、この場合には、径方向に沿った磁界強度差の曲線は緩慢になるので、基板と、磁石及び回転体との面方向での設置誤差に対して許容範囲を大きくすることができる。
【００１５】
また、本発明の他の特徴は、回転体の回転軸は、磁石における前記回転軸に直交する断面内に位置していることにある。これによれば、磁気抵抗効果素子で構成されるブリッジ回路からの出力電圧の振幅を大きくすることができ、回転角の測定精度が向上する。
【００１６】
また、本発明の他の特徴は、磁石を非磁性体で構成した円柱状のホルダ（１２）で覆ったことにある。これによれば、磁石による回転むらが是正され、回転体の回転角を精度よく測定できる。
【００１７】
また、本発明の他の特徴は、磁気抵抗効果素子は、非磁性金属の母相中に、強磁性体からなる微粒子を分散させたグラニュラ薄膜でそれぞれ構成したことにある。これによれば、磁化飽和し難いことによって、磁界強度に応じた磁気抵抗効果素子の抵抗変化率をより大きくでき、回転角の検出のためにより大きな出力電圧を取得できて、回転角の検出がより良好となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転角検出装置の斜視図である。
【図２】（Ａ）は図１の回転角検出装置の平面図であり、（Ｂ）は図１の回転角検出装置の正面図である。
【図３】図１の回転角検出装置のブリッジ回路を示す電気回路図である。
【図４】前記ブリッジ回路からの出力信号の波形図である。
【図５】（Ａ）は図１の回転角検出装置の磁石による磁界分布図であり、（Ｂ）は（Ａ）の磁界分布図のＰ枠内の拡大図である。
【図６】各種磁気抵抗効果素子における磁界強度に応じた抵抗値の変化を測定するための電気回路図である。
【図７】前記抵抗値の変化の測定結果を示すグラフである。
【図８】(Ａ)〜(Ｃ)は。基板上における磁気抵抗効果素子の感磁面のレイアウト図である。
【図９】(Ａ)はフルブリッジ回路を構成する磁気抵抗効果素子の配置例を示す図であり、(Ｂ)は(Ａ)の磁気抵抗効果素子を用いたフルフルブリッジ回路を示す電気回路図である。
【図１０】(Ａ)は磁石の斜視図であり、(Ｂ)〜(Ｄ)は磁石の切取り平面の位置を説明するための説明図である。
【図１１】直径５ｍｍである磁石における中心軸線を通り、切取り平面に直交する方向の磁界強度を表すグラフである。
【図１２】直径７ｍｍである磁石における中心軸線を通り、切取り平面に直交する方向の磁界強度を表すグラフである。
【図１３】図１１の磁界強度に基づく中心軸線から等距離位置の磁界強度差を表すグラフである。
【図１４】図１２の磁界強度に基づく中心軸線から等距離位置の磁界強度差を表すグラフである。
【図１５】(Ａ)〜(Ｄ)は、磁気抵抗効果素子を磁石の外径位置に配置した状態で、磁石が反時計回りに１回転する状態を説明するための説明図である。
【図１６】(Ａ)〜(Ｄ)は、磁気抵抗効果素子を磁石の切取り平面位置に配置した状態で、磁石が反時計回りに１回転する状態を説明するための説明図である。
【図１７】(Ａ)は前記実施形態の変形例に係る磁石部分の概略斜視図であり、（Ｂ）は同磁石部分の正断面図である。
【図１８】(Ａ)〜(Ｄ)は、他の変形例に係る磁石の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
ａ．実施形態
以下、本発明の一実施形態について、図１及び図２を用いて説明する。図１は一実施形態に係る回転角検出装置の斜視図であり、図２（Ａ）は回転角検出装置の平面図であり、図２（Ｂ）は回転角検出装置の正面図である。
【００２０】
この回転角検出装置は、円柱状に形成されて中心軸線（回転軸）Ｌｚ周りに回転する回転体１１の先端部に固定された磁石１０と、磁石１０の回転に伴う磁界の変化を検出する磁気センサ２０とを有する。磁石１０は、円柱体を中心軸線Ｌｚに平行な平面に沿って切取った（いわゆるＤカットした）方形状の切取り平面１０ａと、中心軸線Ｌｚに直交する断面形状が円弧状である円弧状曲面１０ｂとを有する形状を有し、中心軸線Ｌｚを同一にして回転体１１の先端部に固定されている。なお、前記円柱体を平行な平面に沿って切取ったという表現は、磁石１０の形状を説明するもので、円柱体の側面部を実際に切削して磁石１０を前記形状に形成してもよいし、前記形状に対応した金型を用いて磁石１０を前記形状に一体成形してもよい。なお、切取り平面１０ａ及び円弧状曲面１０ｂから中心軸線Ｌｚまでの距離については、実験結果を混じえて詳しく後述する。
【００２１】
この磁石１０は、中心軸線Ｌｚの軸線方向にＮ極とＳ極に分極されていて、中心軸線Ｌｚに直交する平面内の磁界強度が、中心軸線Ｌｚを含み切取り平面１０ａに平行な平面（図１の中心軸線Ｌｚを含むＹ−Ｚ平面）に対して非対称となり、中心軸線Ｌｚを含み切取り平面１０ａと直交する平面（図１の中心軸線Ｌｚを含むＸ−Ｚ平面）に対称となる磁界を発生する。言い換えれば、磁石１０は、中心軸線Ｌｚに直交する平面内の磁界強度が、中心軸線Ｌｚを含む一つの第１平面に対して非対称となり、中心軸線Ｌｚを含み第１平面と直交する第２平面に対して対称となる磁界を発生する。なお、図示では、下側をＮ極とするとともに、上側をＳ極としているが、これらの上下関係は逆でもよい。
【００２２】
図５（Ａ）は、磁石１０及び後述する基板２５部分において、この中心軸線Ｌｚに直交する平面内の磁界の方向及び強度を矢印で表す磁界分布を示している。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の磁界分布図のＰ枠内の拡大図である。図５(Ａ)(Ｂ)は、磁石１０の半径が２．５ｍｍで、切取り平面１０ａから直線Ｌｙまでの距離が１ｍｍであり、磁石１０の底面（軸線方向の先端面）から中心軸線Ｌｚ方向の距離が１ｍｍである中心軸線Ｌｚに直交する平面内の磁界のシミュレーション図である。このシミュレーション図から、平面内の磁界の向きが一定でないことが理解できる。特に、図５(Ｂ)より、任意の面積をもつ感磁面内では、磁界方向が揃っていないことが分かる。異方性磁気抵抗効果素子を用いた場合、感磁面内で磁界方向が異なり、効率的な抵抗変化率を得ることができない。本発明は、等方性磁気抵抗効果素子の「得られる抵抗変化は磁界と電流の相対角度にならず、磁界強度の大きさが同じであれば磁気抵抗変化率は一定となる」という性質を利用することで、効率的な抵抗変化率を得ることができる。
【００２３】
磁気センサ２０は磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４を備え、これらの磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４は、シリコン又はガラスで構成した基板２５上に薄膜状に形成されている。磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４は、強磁性薄膜層（Ｎｉ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ）と、金属非磁性薄膜層（Ｃｕ）とを繰返し成膜した数１０層の磁性薄膜層及び金属非磁性薄膜層からなる等方性磁気抵抗効果素子（以下、人工格子型の磁気抵抗効果素子という）、又は非磁性金属（Ａｇ）である母体中に強磁性金属（Ｆｅ−Ｃｏ）を分散させた等方性磁気抵抗効果素子（以下、グラニュラ薄膜型の磁気抵抗効果素子という）である。人工格子型の磁気抵抗効果素子の場合、例えば、強磁性薄膜層は、Ｎｉ，Ｃｏをそれぞれ５０原子％の割合で混合したＮｉ−Ｃｏ合金、又はＮｉ，Ｆｅ，Ｃｏをそれぞれ８５原子％、１５原子％、５原子％の割合で混合したＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ合金である。また、グラニュラ薄膜の磁気抵抗効果素子の場合、例えば、強磁性金属はＦｅ，Ｃｏを同比率で混合したＦｅ−Ｃｏ合金であり、母体であるＡｇと、母体中に散在されるＦｅ，Ｃｏの割合は、Ａｇが７０原子％であり、Ｆｅが１５原子％であり、かつＣｏが１５原子％である。なお、これらの比率は、前述した値近傍の値であればよい。
【００２４】
これらの等方性の磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４は、薄膜長尺状の素子を小さな隙間を隔てて複数回折り返して、平面視にてすだれ状（くし歯状）に基板２５上に構成されており、薄膜の平面内における方向とは無関係に同平面内の磁界強度が大きくなると、等方的に抵抗値が小さくなる性質を有する。なお、これらの等方性の人工格子型又はグラニュラ薄膜型の磁気抵抗効果素子の選択と、磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４の形状及び延伸方向とについては、実験結果を混じえて詳しく後述する。
【００２５】
基板２５は、回転体１１の中心軸線Ｌｚが基板２５に対して垂直になるように、磁石１０の先端下端面から所定距離（例えば、１ｍｍ程度）だけ隔てて、図示しない支持体に支持されて磁石１０の先端下端面に対向して配置されている。磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４は、基板２５の上面にて中心軸線Ｌｚ位置にて直交する２つの直線Ｌｘ，Ｌｙ、すなわち中心軸線Ｌｚに直交する平面内にて中心軸線Ｌｚ位置で直交する２つの直線Ｌｘ，Ｌｙ上であって、中心軸線Ｌｚ位置から等距離の位置にて基板２５上に板状の面を平行にして形成されている。なお、磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４の位置とは板状平面の中心位置（重心位置）を意味し、距離に関してはこの中心位置と他の位置との距離を意味する（以降の説明においても同じ）。これにより、磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４の抵抗値は、それらの位置における基板２５の上面に平行な任意の方向の磁界強度が大きくなるに従って小さくなる。中心軸線Ｌｚから磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４までの距離については、実験結果を混じえて詳しく後述する。
【００２６】
また、磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４は、基板２５上に設けた図示しない配線により、図３に示すように、ブリッジ接続されてブリッジ回路を構成している。このブリッジ回路においては、磁気抵抗効果素子２１，２４の接続点には一定電圧Vccが印加されるとともに磁気抵抗効果素子２２，２３の接続点は接地されており、磁気抵抗効果素子２１，２３の接続点からＡ相電圧OutＡが出力されるとともに、磁気抵抗効果素子２２，２４の接続点からＢ相電圧OutＢが出力されるようになっている。そして、回転体１１が中心軸線Ｌｚ周りに回転すると、磁石１０も中心軸線Ｌｚ周りに回転し、ブリッジ回路からはＡ相電圧OutＡ及びＢ相電圧OutＢが出力される。これらのＡ相電圧OutＡ及びＢ相電圧OutＢは、磁石１０の１回転当たり正弦波状に変化する１周期の信号であり、互いにπ／２の位相差を有する。これにより、上記説明した回転角検出装置によれば、Ａ相電圧OutＡ及びＢ相電圧OutＢを用いて、周知の方法により、回転体１１の中心軸線周りの回転角θを０〜２πにわたって検出することができる。
【００２７】
このように構成した上記実施形態による回転角検出装置においては、磁気抵抗効果素子２１〜２４として、人工格子型、グラニュラ薄膜型などの等方性磁気抵抗効果素子を用いているので、磁界強度の変化に応じた磁気抵抗効果素子２１〜２４の抵抗変化率を大きくでき、回転角の検出のために大きな出力電圧を取得できて、回転角の検出が良好となる。また、等方性磁気抵抗効果素子を用いたことにより、上記「発明が解決しようとする課題」の項で説明した、磁気抵抗効果素子としてＡＭＲ素子を用いた場合のようにバイアス磁石を必要することもなく、磁気抵抗効果素子としてＳＶ−ＧＭＲ素子を用いた場合のように固定層の磁化方向の問題もなくなるので、磁気センサ２０を簡単に製造でき、ひいては回転角検出装置を簡単に構成できて、回転角検出装置を安価に製造できる。
【００２８】
ｂ．人工格子型又はグラニュラ薄膜型の磁気抵抗効果素子の選択について
次に、上記磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４を人工格子型で構成するか、グラニュラ薄膜型で構成するかの選択について説明する。ここで、上記実施形態で説明した
強磁性薄膜層であるＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ合金と金属非磁性薄膜層であるＣｕとを積層した人工格子膜型の等方性磁気抵抗効果素子と、上記実施形態で説明した非磁性金属Ａｇである母体中に強磁性金属合金Ｆｅ−Ｃｏを分散させたグラニュラ薄膜型の等方性磁気抵抗効果素子と、上記「背景技術」の項で説明した異方性磁気抵抗効果素子であるＡＭＲ素子とを用意した。この場合、いずれの磁気抵抗効果素子も、１００μｍ×５μｍのアスペクト比２０の長尺状かつ薄膜状に形成されている。
【００２９】
そして、これらの磁気抵抗効果素子の磁界強度に応じて抵抗値の変化量を測定するために、図６に示すように、これらの磁気抵抗効果素子Ｒを、磁気抵抗効果素子Ｒと同等の抵抗値をもつ各固定抵抗ｒ１に直列に接続し、両端に電圧５Ｖを印加するとともに、磁気抵抗効果素子Ｒの薄膜状の面に平行な磁界Ｈの強度を変化させて、磁気抵抗効果素子Ｒと固定抵抗ｒ１との接続点の出力電圧Ｖoutを測定した。なお、固定抵抗ｒ１として磁気抵抗効果素子Ｒと同等の抵抗値を有するものを利用した理由は、磁気抵抗効果素子Ｒの抵抗値が、人工格子膜型の等方性磁気抵抗効果素子、グラニュラ薄膜型の等方性磁気抵抗効果素子及び異方性磁気抵抗効果素子であるＡＭＲ素子の抵抗値とそれぞれ異なるためである。また、ＡＭＲ素子の場合には、磁界Ｈの方向を磁気抵抗効果素子Ｒの延伸方向と直交する方向（図示、実線矢印方向）とし、人工格子膜型及びグラニュラ薄膜型の磁気抵抗効果素子Ｒの場合には、磁界Ｈの方向を磁気抵抗効果素子Ｒの延伸方向と直交する方向（図示、実線矢印方向）と、前記延伸方向に平行である方向（図示、破線矢印方向）との２種類で測定した。また、磁界Ｈの強度は、磁界Ｈの方向が矢印方向である場合を正とし、その逆を負とする。そして、測定結果を、図７のグラフに示す。
【００３０】
このグラフによれば、人工格子膜型及びグラニュラ薄膜型の磁気抵抗効果素子Ｒの場合には、等方性であるために、磁界Ｈの方向とは無関係に、抵抗値が磁界強度に応じて変化することが確認された。また、ＡＭＲ素子に比べて、人工格子型の等方性磁気抵抗効果素子では５ｋＡ／ｍ以上の磁界強度、及びグラニュラ薄膜型の等方性磁気抵抗効果素子では２０ｋＡ／ｍ以上の磁界強度で、異方性のＡＭＲ素子の２倍以上の出力が得られることが分かる。したがって、異方性のＡＭＲ素子を使用する場合に比べて、等方性磁気抵抗効果素子を使用することでブリッジ回路から大きな出力電圧が得られ、等方性磁気抵抗効果素子を磁気センサ２０に使用することが好ましい。また、人工格子型の等方性磁気抵抗効果素子は１０ｋＡ／ｍ程度の磁界強度で飽和するのに対して、グラニュラ薄膜型の等方性磁気抵抗効果素子は３５ｋＡ／ｍの磁界強度でも飽和し難しい点を有しており、人工格子型の等方性磁気抵抗効果素子よりも、グラニュラ薄膜型の等方性磁気抵抗効果素子を磁気センサ２０に使用することがより好ましい。
【００３１】
ｃ．磁気抵抗効果素子の形状及び延伸方向について
次に、磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４の形状及び延伸方向について説明する。図８は、基板２５上における磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４の感磁面のレイアウト図である。図８(Ａ)(Ｂ)(Ｃ)においては、所定のアスペクト比もって延伸する４つの磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４の感磁面は、それぞれ同じ形状及び大きさを有し、中心軸線Ｌｚに直交するとともに互いに直交する２つの直線Ｌｘ（Ｘ軸線），Ｌｙ（Ｙ軸線）上であって中心軸線Ｌｚから等距離位置に配置されている。そして、図８(Ａ)に示す磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４においては、直線Ｌｙ上の磁気抵抗効果素子２１，２３に関しては直線Ｌｙに平行に延伸させ、直線Ｌｘ上の磁気抵抗効果素子２１，２３に関しては直線Ｌｘに直角に延伸させている。一方、図８(Ｂ)に示す磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４においては、直線Ｌｙ上の磁気抵抗効果素子２１，２３に関しては直線Ｌｙに直角に延伸させ、直線Ｌｘ上の磁気抵抗効果素子２１，２３に関しては直線Ｌｘに直角に延伸させている。また、図８(Ｃ)に示す磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４においては、図８(Ｂ)の磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４の延伸方向の中心から両側部分を内側に向けて湾曲させている。
【００３２】
図８(Ａ)(Ｂ)(Ｃ)に示した磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４のレイアウトにおいては、図８(Ｂ)(Ｃ)の場合のレイアウトは中心軸線Ｌｚに対して点対称となる形状であり、図８(Ａ)の場合には中心軸線Ｌｚに対して点対称とならない形状である。すなわち、図８(Ｂ)(Ｃ)の場合には、基板２５を４５度回転させたとき、磁気抵抗効果素子２１，２３及び磁気抵抗効果素子２２，２４は回転前の磁気抵抗効果素子２４，２２及び磁気抵抗効果素子２１，２３にそれぞれ重なるようなレイアウトである。一方、図８(Ａ)の場合には、そのようにはならないレイアウトである。
【００３３】
そして、図８(Ｂ)(Ｃ)のように中心軸線Ｌｚに対して点対称であるレイアウトの場合には、ブリッジ回路から出力される出力電圧OutＡ、OutＢ（図３参照）の波形は、位相がπ／２異なる点以外でほぼ同じであるのに対して、図８(Ａ)のように中心軸線Ｌｚに対して点対称でないレイアウトの場合には、ブリッジ回路から出力される出力電圧OutＡ、OutＢの波形には若干の差が生じる。したがって、図８(Ｂ)(Ｃ)のレイアウトの場合には、図８(Ａ)の場合に比べて、オフセット電圧、出力電圧OutＡ、OutＢの信号比などの諸特性で有利に働く。具体的には、例えば、回転角を求めるためのｔａｎ-1（OutＡ／OutＢ）からも理解できるように、出力電圧OutＡ、OutＢの差が少ない図８(Ｂ)(Ｃ)の点対称のレイアウトの方が、図８(Ａ)の点対称でないレイアウトの場合よりも好ましい。
【００３４】
なお、図８(Ｂ)においては、直線Ｌｙ上の磁気抵抗効果素子２１，２３を直線Ｌｙに直角に延伸させ、直線Ｌｘ上の磁気抵抗効果素子２１，２３を直線Ｌｘに直角に延伸させているが、磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４は等方性であるので、直線Ｌｙ上の磁気抵抗効果素子２１，２３を直線Ｌｙに平行に延伸させ、直線Ｌｘ上の磁気抵抗効果素子２１，２３を直線Ｌｘに平行に延伸させるようにしてもよい。また、図８(Ｃ)に示す磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４においては、図８(Ｂ)の磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４の延伸方向の中心から両側部分を内側に向けて湾曲させているが、図８(Ｂ)の磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４の延伸方向の中心から両側部分を外側に向けて湾曲させてもよい。このような、図８(Ｂ)(Ｃ)の変形例においても、磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４のレイアウトは中心軸線Ｌｚに対して点対称となるので、前記図８(Ｂ)(Ｃ)と同様な効果が期待できて、図８(Ａ)の点対称でない場合よりも好ましい。
【００３５】
また、前述した磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４のレイアウトにおいては、ハーフブリッジを構成する４つの磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４のレイアウトについて説明した。しかし、本発明は、フルブリッジ回路を構成する８つの磁気抵抗効果素子を用いた場合にも適用されるものである。この場合、図９(Ａ)に示すように、磁気抵抗効果素子２１ａ，２１ｂを直線Ｌｙに対して対称近傍位置に配置し、磁気抵抗効果素子２３ａ，２３ｂを直線Ｌｙに対して対称近傍位置に配置し、磁気抵抗効果素子２２ａ，２２ｂを直線Ｌｘに対して対称近傍位置に配置し、かつ磁気抵抗効果素子２４ａ，２４ｂを直線Ｌｘに対して対称近傍位置に配置する。これらの磁気抵抗効果素子２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ａの場合も、それらの形状及び大きさはそれぞれ同じであり、中心軸線Ｌｚからの距離もそれぞれ等しい。そして、これらの磁気抵抗効果素子２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ａにおいては、それらの延伸方向を中心軸線Ｌｚに対して点対称にするために、それらの長尺状の直線部分を中心軸線Ｌｚを通る径方向に延伸させている。また、この場合も、前記図８(Ｃ)に示すように、それらの長尺状の延伸部分を湾曲させて、中心軸線Ｌｚを円の中心とする円周方向に延伸させるようにしてもよい。
【００３６】
このように配置される磁気抵抗効果素子２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ａも、上述した実施形態と同様に、基板２５上に形成されており、図示しない基板２５上に設けた図示しない配線により、図９(Ｂ)に示すように、フルブリッジ接続されてフルブリッジ回路を構成している。このフルブリッジ回路においては、磁気抵抗効果素子２１ａ，２３ａの直列回路と、磁気抵抗効果素子２３ｂ，２１ｂの直列回路とが並列に接続され、磁気抵抗効果素子２１ａ，２３ｂの接続点には一定電圧Vccが印加されるとともに、磁気抵抗効果素子２３ａ，２１ｂの接続点は接地されており、磁気抵抗効果素子２１ａ，２３ａの接続点及び磁気抵抗効果素子２３ｂ，２１ｂの接続点からＡ相電圧＋OutＡ，−OutＡがそれぞれ出力される。また、磁気抵抗効果素子２４ａ，２２ａの直列回路と、磁気抵抗効果素子２２ｂ，２４ｂの直列回路とが並列に接続され、磁気抵抗効果素子２４ａ，２２ｂの接続点には一定電圧Vccが印加されるとともに、磁気抵抗効果素子２２ａ，２４ｂの接続点は接地されており、磁気抵抗効果素子２４ａ，２２ａの接続点及び磁気抵抗効果素子２２ｂ，２４ｂの接続点からＢ相電圧＋OutＢ，−OutＢがそれぞれ出力される。
【００３７】
そして、図示しない基板２５上に設けた図示しない配線により、一対のＡ相電圧＋OutＡ，−OutＡの差電圧と、一対のＢ相電圧＋OutＢ，−OutＢの差電圧とを用いて、上記実施形態の同様に、回転体１１の中心軸線周りの回転角θを０〜２πにわたって検出することができる。これによれば、ハーフブリッジの場合に比べて、回転角の検出の際に、ノイズが低減されるとともに、出力電圧を２倍にできるという効果がある。
【００３８】
ｄ．各種距離について
次に、切取り平面１０ａ及び円弧状曲面１０ｂから中心軸線Ｌｚまでの距離、中心軸線Ｌｚから磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４までの距離の決定について説明する。これらの距離の決定のために、上述した図１と同様な切取り平面１０ａを有する形状の第１群及び第２群からなる２群の磁石１０を用意する。第１群の磁石１０は半径（中心軸線Ｌｚから円弧状曲面１０ｂまでの距離）が２．５ｍｍであり、第２群の磁石１０は半径が３．５ｍｍである。以下、第１群の磁石１０をφ５の磁石と呼び、第２群の磁石１０をφ７の磁石と呼ぶ。そして、図１０(Ａ)に示すように、中心軸線Ｌｚから切取り平面１０ａまでの距離をＤカット寸法ｄとし、第１群及び第２群の磁石１０において、それぞれＤカット寸法ｄを種々に変更した複数種類の磁石１０を用意する。この場合、Ｄカット寸法ｄに関しては、図１０(Ｂ)に示すように、中心軸線Ｌｚが磁石１０の平断面外部にあって切取り平面１０ａに平行に対向している場合（すなわち、円弧状曲面１０ｂから切取り平面１０ａまでの最大垂直距離が半径より小さい場合）には、Ｄカット寸法ｄを負で表す。図１０(Ｃ)に示すように、中心軸線Ｌｚが切取り平面１０ａ上にある場合（すなわち、円弧状曲面１０ｂから切取り平面１０ａまでの最大垂直距離が半径に等しい場合）には、Ｄカット寸法ｄは「０」とする。図１０(Ｄ)に示すように、中心軸線Ｌｚが磁石１０の平断面内部にあって切取り平面１０ａに平行に対向している場合（すなわち、円弧状曲面１０ｂから切取り平面１０ａまでの最大垂直距離が半径より大きい場合）には、Ｄカット寸法ｄを正で表す。
【００３９】
この場合、第１群の磁石１０（φ５の磁石）においては、Ｄカット寸法ｄが−０．５ｍｍ、０ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍの５種類の磁石を用意した。また、第２群の磁石１０（φ７の磁石）においては、Ｄカット寸法ｄが−１．０ｍｍ、−０．５ｍｍ、０ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍの７種類の磁石を用意した。そして、磁石１０の下面（先端面）より１ｍｍ隔てた中心軸線Ｌｚに直交する平面内で、切取り平面１０ａに直交する方向すなわち直線Ｌｘに沿った複数の位置で、中心軸線Ｌｚと直交する平面内の磁界強度（ｍＴ）をシミュレーションにて取得した。
【００４０】
その結果を、第１群の磁石１０（φ５の磁石）に関しては図１１のグラフに示し、第２群の磁石１０（φ７の磁石）に関しては図１２のグラフに示す。なお、図１１及び図１２のグラフにおいて、横軸は前記直線Ｌｘに沿った中心軸線Ｌｚからの距離（ｍｍ）であり、この距離は、正により図１０(Ａ)(Ｂ)(Ｃ)における中心軸線Ｌｚの右側位置の距離を表し、負により図１０(Ａ)(Ｂ)(Ｃ)における中心軸線Ｌｚの左側位置の距離を表し、「０」により中心軸線Ｌｚ位置を表している。また、縦軸における磁界強度は、磁界の方向を考慮すると、図１０(Ａ)(Ｂ)(Ｃ)における中心軸線Ｌｚの右側と左側では実際には正負で表すべきところであるが、本発明で利用する磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４（又は２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ）においては、抵抗値の変化は磁界の方向には影響しないので、磁界強度を絶対値で表している。図１１及び図１２のグラフから、磁界強度の絶対値は、切取り平面１０ａ及び円弧状曲面１０ｂ位置にてピークとなることが分かる。
【００４１】
次に、磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４（又は２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ）の感磁面は、前述の説明のように、中心軸線Ｌｚに直交する平面内にて中心軸線Ｌｚから等距離に位置する。そして、磁気センサ２０においては、この中心軸線Ｌｚに対して点対称位置にある磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４（又は２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ）の抵抗値の差に応じてＡ相電圧OutＡ及びＢ相電圧Out（又はＡ相電圧＋OutＡ，−OutＡの差電圧、及びＢ相電圧＋OutＢ，−OutＢの差電圧）が取出されるので、図１１及び図１２の０位置より正側及び負側で同距離の磁界強度差を算出した。そして、中心軸線Ｌｚからの絶対距離（センサ感磁面位置）（ｍｍ）を横軸にして、前記磁界強度差（ｍＴ）を縦軸として、第１群の磁石１０（φ５の磁石）に関するグラフを図１３に示すとともに、第２群の磁石１０（φ７の磁石）に関するグラフを図１４に示す。図１３及び図１４のグラフから、Ｄカット寸法ｄが「０」である場合を除いて、磁界強度差は、円弧状曲面１０ｂ位置及び切取り平面１０ａ位置にてピークとなることが分かる。
【００４２】
これらの円弧状曲面１０ｂ位置（外径位置）及び切取り平面１０ａ位置（すなわちＤカット寸法絶対位置）における磁界強度差を、第１群の磁石１０（φ５の磁石）に関して下記表１に示すとともに、第２群の磁石１０（φ７の磁石）に関して下記表２に示す。なお、下記表１，２においては、Ｄカット寸法ｄが「０」である位置を一対の感磁面とすることは不能であるので、「−」でこの場合を除外していることを示している。
【表１】
2014081314.tif 000003
【表２】
2014081314.tif 000004
【００４３】
このような図１３及び図１４のグラフ、並びに上記表１及び表２から、磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４（又は２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ）の感磁面位置を、中心軸線Ｌｚに直交する平面内にて、中心軸線Ｌｚから円弧状曲面１０ｂまでの距離に等しい位置（外径位置）、又は中心軸線Ｌｚから切取り平面１０ａまでの垂直距離に等しい位置（Ｄカット寸法絶対位置）に設定することが好ましいことが分かる。
【００４４】
ｄ１．第１の具体的な配置例
磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４の第１の具体的な配置例としては、磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４の位置を磁石１０の外径位置（円弧状曲面１０ｂ位置）に設定する。磁石１０及び磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４を含む磁気センサ２０は、上記実施形態のように構成されている。そして、図１５(Ａ)(Ｂ)(Ｃ)(Ｄ)に、磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４を磁石１０の外径位置に配置した状態で、磁石１０が紙面上にて反時計回りに１回転する状態を９０度ごとに示す。また、図１５(Ａ)(Ｂ)(Ｃ)(Ｄ)においては、磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４の感磁面の磁界強度を、強度の大中小を順に黒、灰、白の色の濃淡で表した。黒い領域では磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４の抵抗値は大きく低下し、灰色領域では磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４の抵抗値は中程度に低下し、白い領域では磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４の抵抗値はほとんど変化しない。そして、他の領域では磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４の抵抗値の変化は連続的である。したがって、これによれば、ブリッジ回路（図３参照）から出力される出力電圧OutＡ，OutＢは、図４の波形図に示すように変化し、上述のように回転体１１の回転角が測定される。
【００４５】
このように磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４を配置することにより、図１３及び図１４のグラフ、並びに上記表１及び表２から明らかなように、ブリッジ回路から大きな出力電圧OutＡ，OutＢを得ることができる。また、図１３及び図１４に示すように、Ｄカット寸法ｄが異なっていても、磁界強度差のピーク位置は変化せずに磁石１０の外径位置に維持されるので、Ｄカット寸法ｄの誤差を許容できて、回転体１１の回転角を精度よく測定できる。ただし、この場合には、磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４及び基板２５が磁石１０の円弧状曲面１０ｂの外側に張出すことになるので、回転角検出装置が大型化するという欠点を有する。
【００４６】
また、第１群の磁石１０（φ５の磁石）においては、Ｄカット寸法ｄが負の場合（磁石１０及び回転体１１の中心軸線Ｌｚが磁石１０の水平面外部にある場合）には、Ｄカット寸法ｄが正の場合（磁石１０及び回転体１１の中心軸線Ｌｚが磁石１０の水平面内部にある場合）よりも、磁界強度差が小さく、ブリッジ回路からの出力電圧OutＡ，OutＢの振幅が小さくなる。したがって、回転角の測定精度の向上のために、Ｄカット寸法ｄが０より大きい、すなわち磁石１０及び回転体１１の中心軸線Ｌｚが磁石１０における中心軸線Ｌｘに直交する断面内に位置するように、磁石１０を形成することが好ましい。
【００４７】
なお、この第１の具体的な配置例の場合も、上記図９(Ａ)で示すように、８個の磁気抵抗効果素子２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂを基板２５上に配置し、磁気抵抗効果素子２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂを用いて図９(Ｂ)に示すようなフルブリッジ回路を構成して、出力電圧＋OutＡ，−OutＡ，＋OutＢ，−OutＢを取出すようにしてもよい。
【００４８】
ｄ２．第２の具体的な配置例
磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４の第２の具体的な配置例としては、磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４の位置をＤカット寸法絶対位置（切取り平面１０ａ位置）に設定する。この場合も、磁石１０及び磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４を含む磁気センサ２０は、上記実施形態のように構成されている。そして、図１６(Ａ)(Ｂ)(Ｃ)(Ｄ)に、磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４を磁石１０のＤカット寸法絶対位置に配置した状態で、磁石１０が紙面上にて反時計回り１回転する状態を９０度ごとに示す。また、図１６(Ａ)(Ｂ)(Ｃ)(Ｄ)においても、磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４の感磁面の磁界強度を、強度の大中小を順に黒、灰、白の色の濃淡で表した。黒い領域では磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４の抵抗値は大きく低下し、灰色領域では磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４の抵抗値は中程度に低下し、白い領域では磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４の抵抗値はほとんど変化しない。そして、他の領域では磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４の抵抗値の変化は連続的である。したがって、これによれば、ブリッジ回路（図３参照）から出力される出力電圧OutＡ，OutＢは、図４の波形図に示すように変化し、上述のように回転体１１の回転角が測定される。なお、この場合には、図１５及び図１６からも明らかなように、上記第１の具体的な配置例の場合とは、出力電圧OutＡ，OutＢの正負が逆になる。
【００４９】
このように磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４を配置することにより、図１３及び図１４のグラフ、並びに上記表１及び表２から明らかなように、ブリッジ回路から大きな出力電圧OutＡ，OutＢを得ることができる。また、この場合、磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４を磁石１０の円弧状曲面１０ｂの内側に設けることができるので、回転角検出装置を小型にすることができる。さらに、図１３及び図１４から分かるように、前記第１の具体的な配置例である磁気抵抗効果素子２１，２２，２３，２４を磁石１０の外径位置に配置した場合に比べて、磁界強度差の曲線は緩慢であるので、基板２５上の原点（中心軸線Ｌｚ）と、磁石１０及び回転体１１との面方向での設置誤差に対して許容範囲を大きくすることができるというメリットもある。
【００５０】
また、この場合も、前記第１の具体的な配置例の場合と同様に回転角の測定精度の向上のために、、Ｄカット寸法ｄが０より大きい、すなわち磁石１０及び回転体１１の中心軸線Ｌｚが磁石１０における中心軸線Ｌｘに直交する断面内に位置するように磁石１０を形成して、ブリッジ回路からの出力電圧OutＡ，OutＢの振幅を大きくすることが好ましい。
【００５１】
なお、この第２の具体的な配置例の場合も、上記図９(Ａ)で示すように、８個の磁気抵抗効果素子２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂを基板２５上に配置し、磁気抵抗効果素子２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂを用いて図９(Ｂ)に示すようなフルブリッジ回路を構成して、出力電圧＋OutＡ，−OutＡ，＋OutＢ，−OutＢを取出すようにしてもよい。
【００５２】
ｅ．変形例
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変形も可能である。
【００５３】
次に、上記実施形態の各種変形例について説明する。この種の回転角検出装置は、モータのエンコーダにも使用され、エンコーダの回転スピードは６０．０００ｒｐｍ以上に達す場合もある。このように磁石１０及び回転体１１を高速で回転させると、上記実施形態の磁石１０は中心軸線Ｌｚに対して点対称でない形状を有しているので、磁石１０による回転むらが発生する可能性がある。このために、図１７(Ａ)の概略斜視図及び図１７(Ｂ)の正断面図に示すように、磁石１０を円柱状のホルダ１２内に収容するようにするとよい。
【００５４】
ホルダ１２は、ＰＰＳ、ビニール系のプラスチックなどの非磁性材料で円柱状に形成されている。ホルダ１２内には、磁石１０が埋め込まれている。この場合、磁石１０を上記実施形態と同様に構成してもよいが、上記実施形態の磁石１０と同様な形状の穴内に、ＰＰＳ又はビニール系のプラスチックに磁石粉末を混ぜ合わせたものを埋め込むようにしてもよい。そして、ホルダ１２の磁石１０の設置面とは逆側の面から内部に向かって円柱状の勘合穴１２ａを設けておき、勘合穴１２ａに円柱状の回転体（回転軸）１１を挿入して、回転体１１をホルダ１２に圧入固定したり、接着固定するようにする。これによれば、磁石１０による回転むらが是正され、回転体１１の回転角を精度よく測定できるようになる。
【００５５】
なお、ホルダ１２の製作においては、磁石１０の部分をＰＰＳ又はビニール系のプラスチックに磁石粉末を混ぜ合わせたもので構成し、ホルダ１２の部分をＰＰＳ又はビニール系のプラスチックのみで構成するような２色成形の工法で製作することで、この構造を安価に製作することができる。
【００５６】
また、磁石１０は上記実施形態の形状に限定されるものではなく、回転体１１の回転軸（中心軸線Ｌｚ）に直交する平面内の磁界強度が、前記回転軸を含む一つの第１平面に対して非対称となるとともに、前記回転軸を含み前記第１平面に直交する第２平面に対して対称となる磁界を発生することが可能であればよいので、磁石１０の形状を次のように変形させることもできる。
【００５７】
上記実施形態では、磁石１０を構成する円柱体の上面から下面まで円柱体を中心軸線に平行な平面に沿って切り取った形状にした。しかし、これに代えて、図１８(Ａ)に示すように、円柱体の下面から下面と上面の中間位置まで、円柱体を中心軸線に平行な平面に沿って切り取った形状にしてもよい。磁石１０の分極化に関しては、上記実施形態の場合と同様に、円柱体の軸線方向にＮ極とＳ極に分極されている。この場合、切取り平面１０ａの軸線方向の長さを充分に取れば、上記実施形態とほぼ同様な磁界分布を得ることができ、上記実施形態と同様な効果が期待される。
【００５８】
また、図１８(Ｂ)に示すように、磁石１０を構成する円柱体の下面を円柱体の中心軸線に対して傾斜した平面で構成するようにし、円柱体の軸線方向にＮ極とＳ極に分極するようにしてもよい。そして、基板２５を、円柱体の上面に対して平行、すなわち円柱体の下面に対して傾斜するように配置する。これによれば、磁石１０の下面と基板２５の上面の各位置までの距離が、磁石１０の中心軸線Ｌｚを含む一つの第１平面に対して非対称となるとともに、中心軸線Ｌｚを含み第１平面に直交する第２平面に対して対称となるので、基板２５上において、上記実施形態と同様な磁界分布を得ることができ、上記実施形態と同様な効果が期待される。
【００５９】
また、図１８(Ｃ)に示すように、磁石１０を中心軸線Ｌｚに対して点対称となる円柱状に形成するとともに、中心軸線Ｌｚに対して直交する方向にＮ極とＳ極に磁石１０を分極するようにしてもよい。この場合、Ｎ極とＳ極との分極の境界位置を中心軸線Ｌｚから離れた位置に設定し、基板２５を磁石１０の下面に平行に設ける。これによっても、基板２５上の磁界強度が、中心軸線Ｌｚを含む一つの第１平面に対して非対称となるとともに、中心軸線Ｌｚを含み第１平面に直交する第２平面に対して対称となるので、上記実施形態と同様な効果が期待される。
【００６０】
さらに、図１８(Ｄ)に示すように、磁石１０を中心軸線Ｌｚに対して点対称となる円柱状に形成するとともに、磁石１０の上面及び下面に対して傾斜した傾斜面を境にＮ極とＳ極に磁石１０を分極するようにしてもよい。これによっても、基板２５上の磁界強度が、中心軸線Ｌｚを含む一つの第１平面に対して非対称となるとともに、中心軸線Ｌｚを含み第１平面に直交する第２平面に対して対称となるので、上記実施形態と同様な効果が期待される。
【符号の説明】
【００６１】
１０…磁石、１０ａ…切取り平面、１０ｂ…円弧状曲面、１１…回転体、１２…ホルダ、２０…磁気センサ、２１〜２４，２１ａ〜２４ａ，２１ｂ〜２４ｂ…磁気抵抗効果素子、２５…基板
【図１】
2014081314.tif 000005
【図２】
2014081314.tif 000006
【図３】
2014081314.tif 000007
【図４】
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【図５】
2014081314.tif 000009
【図６】
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【図７】
2014081314.tif 000011
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2014081314.tif 000021
【図１８】
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