(57)【要約】【課題】  磁気抵抗セグメントの抵抗値バラツキや、温度係数バラツキによる特性のバラツキを低減できると共に、ノイズ耐量の向上もでき、良好な検出性能を得ることができる磁気検出装置を提供する【解決手段】磁電変換素子を、磁性移動体の回転方向と直交する磁石の中心線に対し所定のピッチで対称的に配置された４つ以上の磁気抵抗セグメントで構成すると共に、磁石の着磁方向を、磁性移動体と対向する方向に垂直な方向とし、磁石の磁性移動体移動方向寸法をＸ，磁石の磁性移動体対向方向寸法をＹ，磁電変換素子を構成する両端の磁気抵抗セグメントのピッチをＰとしたときに、０．７Ｐ≦Ｘ≦Ｐ且つＰ≦Ｙ≦１．６Ｐに設定した。【選択図】  図１
2006029890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出対象に結合された磁性移動体と、この磁性移動体に対向して配置された磁石と、前記磁性移動体の回転方向に沿って所定のピッチで配置された複数個の磁気抵抗セグメントからなる磁電変換素子とを備え、前記磁性移動体の回転に伴う印加磁界強度の変化を前記磁電変換素子によって検出する磁気検出装置において、
前記磁電変換素子を、前記磁性移動体の回転方向と直交する前記磁石の中心線に対し所定のピッチで対称的に配置された４つ以上の磁気抵抗セグメントで構成すると共に、
前記磁石の着磁方向を、前記磁性移動体と対向する方向に垂直な方向とし、
前記磁石の前記磁性移動体移動方向寸法をＸ，前記磁石の前記磁性移動体対向方向寸法をＹ，前記磁電変換素子を構成する両端の磁気抵抗セグメントのピッチをＰとしたときに、０．７Ｐ≦Ｘ≦Ｐ且つＰ≦Ｙ≦１．６Ｐに設定したことを特徴とする磁気検出装置。
【請求項２】
磁電変換素子は、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子であることを特徴とする請求項１記載の磁気検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁電変換素子を用いて磁性移動体の回転位置を検出できる磁気検出装置に関するものである。
【０００２】
従来の磁電変換素子を用いた磁気検出装置は、特許文献１に示されるように、磁界を変化させる形状を具備した磁性移動体と、磁性移動体と対向して配置され、磁性移動体の回転軸方向に着磁されている磁石と、第１乃至第４の磁気抵抗セグメントが一体的に構成され、磁性移動体の回転方向に所定の間隔をもって配置された処理回路部とを備えている。そして、第１の磁気抵抗セグメントおよび第２の磁気抵抗セグメントでブリッジ回路を構成し、第３の磁気抵抗セグメントおよび第４の磁気抵抗セグメントでブリッジ回路を構成している。
【０００３】
磁性移動体が回転することにより、各磁気抵抗セグメントに印加される磁石からの磁界が変化する。その結果、磁性移動体の形状に対応して各磁気抵抗セグメントの抵抗値が変化し、第１の磁気抵抗セグメントおよび第２の磁気抵抗セグメントの中点出力と、第３の磁気抵抗セグメントおよび第４の磁気抵抗セグメントの中点出力との差動増幅出力が得られ、この差動増幅出力が波形整形され、磁性移動体の形状に対応した最終出力信号を得ることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０９１１３号公報（段落０００７〜００１０及び図３、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような従来の磁気検出装置において、磁気抵抗セグメントの抵抗値のバラツキ、磁気抵抗セグメントの温度係数のバラツキ、あるいは組み付け時において発生する位置バラツキなどにより差動増幅出力にバラツキが生じ、その結果、最終出力にバラツキが発生するという問題点があった。
【０００６】
この発明は、このような点に鑑み、磁気抵抗セグメントの抵抗値のバラツキ、磁気抵抗セグメントの温度係数のバラツキ、あるいは組み付け時において発生する位置バラツキなどによる特性のバラツキを低減できると共に、ノイズ耐量の向上もでき、良好な検出性能を得ることができる磁気検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、被検出対象に結合された磁性移動体と、この磁性移動体に対向して配置された磁石と、前記磁性移動体の回転方向に沿って所定のピッチで配置された複数個の磁気抵抗セグメントからなる磁電変換素子とを備え、前記磁性移動体の回転に伴う印加磁界強度の変化を前記磁電変換素子によって検出する磁気検出装置において、前記磁電変換素子を、前記磁性移動体の回転方向と直交する前記磁石の中心線に対し所定のピッチで対称的に配置された４つ以上の磁気抵抗セグメントで構成すると共に、前記磁石の着磁方向を、前記磁性移動体と対向する方向に垂直な方向とし、前記磁石の前記磁性移動体移動方向寸法をＸ，前記磁石の前記磁性移動体対向方向寸法をＹ，前記磁電変換素子を構成する両端の磁気抵抗セグメントのピッチをＰとしたときに、０．７Ｐ≦Ｘ≦Ｐ且つＰ≦Ｙ≦１．６Ｐに設定したものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の回転検出装置によれば、磁電変換素子を構成する両端の磁気抵抗セグメントのピッチＰと磁石の磁性移動体移動方向寸法Ｘおよび磁性移動体対向寸法Ｙを所定の関係に設定することでＳＮ比を向上させることができ、磁気抵抗セグメントのバラツキによる特性のバラツキを低減できると共に、ノイズ耐量の向上もでき、良好な検出性能を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の回転検出装置を示す構成図であり、図１（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）はＧＭＲ素子セグメントのパターン図である。
この回転検出装置は、磁界を変化させる形状を具備した歯車状の磁性移動体１と、磁性移動体１と対向して配置され、磁性移動体１と対向する方向に垂直な方向、すなわち磁性移動体１の回転軸方向１ａに着磁されている磁石２と、磁性移動体１の回転方向に沿って所定のピッチで４個のＧＭＲ素子セグメント４ａ〜４ｄからなる磁電変換素子４を形成した信号処理回路部３とを備えている。
【００１０】
この４個のＧＭＲ素子セグメント４ａ〜４ｄは、ＩＣチップからなる信号処理回路部３に成膜により形成されており、磁性移動体１の回転方向（矢印Ｒ）に沿って、この回転方向と直交する磁石２の中心線に対し対称的に配置されている。また、これら４個のうち中央部の２個のＧＭＲ素子セグメント４ｂ，４ｃは磁石２の中心線上に櫛歯状に交差して形成されている。
そして、磁電変換素子４を構成する両端のＧＭＲ素子セグメント４ａ，４ｄのピッチをＰとした場合、これと磁石２の磁性移動体移動方向寸法Ｘとの関係が０．７Ｐ≦Ｘ≦Ｐ、且つ磁石２の磁性移動体対向方向ＹとＧＭＲ素子セグメントのピッチＰとの関係がＰ≦Ｙ≦１．６Ｐの範囲となるようにそれぞれ設定されている。
さらに、後述するように、このうち磁石２の中心線に対し、ピッチ中心が互いに対称的に配置された一対のＧＭＲ素子セグメント４ａ，４ｂ及び４ｃ，４ｄがブリッジ回路を形成するように接続される。
【００１１】
なお、ＧＭＲ素子（巨大磁気抵抗素子）は、数オングストロームから数十オングストロームの厚さの磁性層と非磁性層とを交互に積層させた積層体、いわゆる人工格子膜であり、（Ｆｅ／Ｃｒ）ｎ、（パーマロイ／Ｃｕ／Ｃｏ／Ｃｕ）ｎ、（Ｃｏ／Ｃｕ）ｎが知られており、これは従来の磁気抵抗素子と比較して格段に大きな磁気抵抗効果（ＭＲ変化率）を有するとともに、隣り合った磁性層の磁化の向きの相対角度にのみ依存するので、外部磁界の向きが電流に対してどのような角度差をもっていても同じ抵抗値変化が得られる面内感磁の素子である。（ｎは積層数）磁気抵抗パターンの幅を狭くすることで異方性をつけることができる素子でもある。また印加磁界の変化による抵抗値変化にヒステリシスが存在するとともに、温度特性、特に温度係数が大きいという特徴を備えた素子である。
【００１２】
図２は信号処理回路部の回路構成図であり、ＧＭＲ素子セグメント４ａ〜４ｄで構成されたブリッジ回路１１は定電圧が印加され、磁界の変化によるＧＭＲ素子セグメントの抵抗値変化が電圧変化に変換される。電圧変換されたそれぞれの中点出力Ａ及びＢは増幅回路１２にて差動増幅出力ＯＰとして増幅され比較回路１３に入力される。比較回路１３により所定の電圧Ｖrefと比較された信号は、出力回路１４によって波形整形され、磁性移動体１の形状に対応した最終出力ＦＯに変換される。
なお、上記４つのＧＭＲ素子セグメント４ａ，４ｂ及び４ｃ，４ｄのうちの１対、例えばＧＭＲ素子セグメント４ａ，４ｂあるいは４ｃ，４ｄを固定抵抗としてブリッジ回路１１を構成しても同様の動作が行える。
【００１３】
図３は差動増幅出力ＯＰ及び最終出力ＦＯを示す波形図で、同図（ａ）はこの発明の実施の形態１による場合の磁電変換素子４を構成するＧＭＲ素子セグメント４ａ〜４ｄの抵抗値および温度係数にバラツキが生じた場合の差動増幅出力ＯＰと最終出力波形ＦＯであり、同図（ｂ）は、従来のものの差動増幅出力ＯＰと最終出力波形ＦＯを示している。
図４は、磁電変換素子４を構成する両端のＧＭＲ素子セグメントのピッチＰと磁石寸法Ｘ及びＹに対する差動増幅出力振幅の変化を示す特性図であり、ＡはＸ＝０．６×Ｐ，ＢはＸ＝０．７×Ｐ，ＣはＸ＝０．８×Ｐ，ＤはＸ＝０．９×Ｐ，ＥはＸ＝Ｐ，ＦはＸ＝１．１×Ｐ（従来例）の場合を示している。また、縦軸の差動増幅出力振幅は、従来例であるＦ（Ｘ＝１．１×Ｐ）のピーク出力（図４では磁石寸法Ｙが０．９Ｐ付近）を１としたときの出力比を表している。
【００１４】
図４に示すように、磁石２の磁性移動体移動方向寸法ＸとＧＭＲ素子セグメントのピッチＰとの関係を０．７Ｐ≦Ｘ≦Ｐ、且つ磁石２の磁性移動体対向方向ＹとＧＭＲ素子セグメントのピッチＰとの関係をＰ≦Ｙ≦１．６Ｐの範囲にそれぞれ設定すれば、Ｆ（Ｘ＝１．１×Ｐ）よりも差動増幅出力振幅が増大していることが分かる。従って、図３（ａ）に示すように、この発明による場合の差動増幅出力ＯＰ及び最終出力ＦＯのバラツキは、図３（ｂ）に示す従来の場合よりも小さくできることが分かる。
【００１５】
以上のように、この発明は、磁石の着磁方向を、磁性移動体と対向する方向に垂直な方向とし、磁石の磁性移動体移動方向寸法をＸ，磁石の磁性移動体対向方向寸法をＹ，前記磁電変換素子を構成する両端の磁気抵抗セグメントのピッチをＰとしたときに、０．７Ｐ≦Ｘ≦Ｐ且つＰ≦Ｙ≦１．６Ｐに設定することにより、ＳＮ比を向上させることができ、ＧＭＲ素子セグメントのバラツキによる特性のバラツキを低減できると共に、ノイズ耐量の向上もでき、良好な検出性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態１における磁気回路構成を示す図である。
【図２】実施の形態１における信号処理回路部の回路構成を示す図である。
【図３】実施の形態１と従来による場合の信号波形を示す図である。
【図４】実施の形態１による磁石寸法と差動増幅出力振幅との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００１７】
１  磁性移動体
２  磁石
３  信号処理回路部
４  磁電変換素子
４ａ〜４ｄ  ＧＭＲ素子セグメント
１１  ブリッジ回路
１２  増幅回路
１３  比較回路
１４  出力回路
Ｐ  両端のＧＭＲ素子セグメントのピッチ
Ｘ  磁石の磁性移動体移動方向寸法
Ｙ  磁石の磁性移動体対向方向寸法
【図１】
2006029890.tif 000003
【図２】
2006029890.tif 000004
【図３】
2006029890.tif 000005
【図４】
2006029890.tif 000006