(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形永久磁石エンコーダディスク、２個のＺ軸磁気抵抗センサチップおよびＰＣＢを有するデュアルＺ軸磁気抵抗角度センサであって、
前記円形永久磁石エンコーダディスクは回転軸に取り付けられ、前記回転軸は前記円形永久磁石エンコーダディスクの中心軸周りを回転し、
前記２個のＺ軸磁気抵抗センサチップ各々は、基板およびその基板上に配置される少なくとも１つのＺ軸磁気抵抗センサを有し、
前記Ｚ軸磁気抵抗センサの磁場感度方向は、前記基板が配置される平面に直交し、
前記２つのＺ軸磁気抵抗センサチップは、前記ＰＣＢ上に配置され、
前記２つのＺ軸磁気抵抗センサチップの磁場感度方向は、前記円形永久磁石エンコーダディスクの中心軸に直交するとともに、互いに直交し、
前記２つのＺ軸磁気抵抗センサチップは、前記円形永久磁石エンコーダディスクの中心軸から等距離ｒ＋Ｄｅｔを維持し、
ｒは前記円形永久磁石エンコーダディスクの半径であり、前記ＤｅｔはＤｅｔ＞０であり、
前記円形永久磁石エンコーダディスクが回転するとき、前記２つのＺ軸磁気抵抗センサチップはそれぞれ前記円形永久磁石エンコーダディスクによって生成された２つの直交磁場信号を２つの電圧信号に変換して出力し、それによって前記２つの電圧信号に応じて前記円形永久磁石エンコーダディスクの０度から３６０度までの範囲の回転角度を算出し、
前記Ｚ軸磁気抵抗センサは、磁気抵抗センサユニットと磁束コンセントレータを有し、
前記磁束コンセントレータは細長い形状であり、その長軸はＹ軸方向に平行であり、短軸はＸ軸方向に平行であり、
前記磁気抵抗センサユニットは、Ｘ軸方向に平行な感度方向を有し、かつ少なくとも２つのブリッジアームを有する磁気抵抗ブリッジに電気接続され、
前記ブリッジアーム各々は、１個または複数個の磁気抵抗センサユニットを電気接続することによって形成される２ポート構成であり、
前記ブリッジアーム内で前記磁気抵抗センサユニットは、Ｙ軸に平行な方向に沿って複数の磁気抵抗列をなすように配列され、
前記磁気抵抗ブリッジは、プッシュプルブリッジであり、そのプッシュアームとプルアームはそれぞれ前記磁束コンセントレータの上方または下方のＹ軸中心線の異なる側に配置され、かつそれぞれ対応する前記Ｙ軸中心線からの距離が等しく、
前記磁束コンセントレータは２つであり、前記磁気抵抗列は２つであり、前記２つの磁気抵抗列は前記２つの磁束コンセントレータにそれぞれ設けられ、
前記２つの磁気抵抗列は前記２つの磁束コンセントレータの２つのＹ軸中心線の外側または内側であって、それぞれ対応する前記磁束コンセントレータのＹ軸中心線からの距離が等しい位置に配置される、ことを特徴とするデュアルＺ軸磁気抵抗角度センサ。
【請求項２】
前記円形永久磁石エンコーダディスクの磁化方向は、その直径方向に平行である、ことを特徴とする請求項１に記載のデュアルＺ軸磁気抵抗角度センサ。
【請求項３】
前記距離Ｄｅｔは０〜２ｒである、ことを特徴とする請求項１に記載のデュアルＺ軸磁気抵抗角度センサ。
【請求項４】
前記磁束コンセントレータは、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃo元素のうちの１種類または複数種類の元素を含む軟磁性合金材料である、ことを特徴とする請求項１に記載のデュアルＺ軸磁気抵抗角度センサ。
【請求項５】
前記磁気抵抗センサユニットは、ＧＭＲまたはＴＭＲ磁気抵抗センサユニットである、ことを特徴とする請求項１に記載のデュアルＺ軸磁気抵抗角度センサ。
【請求項６】
前記Ｚ軸磁気抵抗センサにおいて隣接する２個の前記磁束コンセントレータ間の距離Ｓは前記磁束コンセントレータの幅Ｌｘよりも大きい、ことを特徴とする請求項１に記載のデュアルＺ軸磁気抵抗角度センサ。
【請求項７】
前記Ｚ軸磁気抵抗センサにおいて、隣接する２個の前記磁束コンセントレータ間の距離ＳはＳ＞２Ｌｘであり、前記Ｌｘは前記磁束コンセントレータの幅である、ことを特徴とする請求項１に記載のデュアルＺ軸磁気抵抗角度センサ。
【請求項８】
前記Ｚ軸磁気抵抗センサの前記磁気抵抗ユニット列と前記磁束コンセントレータの上方エッジまたは下方エッジとの間の空間が小さいほど、または前記磁束コンセントレータの厚みＬｚが大きいほど、または前記磁束コンセントレータの幅Ｌｘが小さいほど、前記Ｚ軸磁気抵抗センサの感度は高い、ことを特徴とする請求項１に記載のデュアルＺ軸磁気抵抗角度センサ。
【請求項９】
前記Ｚ軸磁気抵抗センサのプッシュプルブリッジは、ハーフブリッジ、フルブリッジまたは準ブリッジ構成のうちのいずれか１種類である、ことを特徴とする請求項１に記載のデュアルＺ軸磁気抵抗角度センサ。
【請求項１０】
前記２つのＺ軸磁気抵抗センサは、同じ磁場感度を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のデュアルＺ軸磁気抵抗角度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気センサに関し、特に、デュアルＺ軸磁気抵抗角度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気抵抗センサと永久磁石エンコーダディスクによって構成される磁気抵抗角度センサは、磁気エンコーダおよび回転位置センサ等の分野に応用可能であり、一般には、Ｘ−Ｙ平面型の磁気抵抗角度センサチップはＴＭＲ、ＧＭＲのような磁気抵抗センサに用いられる。永久磁石エンコーダディスク回転角度の測定は、同一チップ上のＸ軸方向とＹ軸方向の磁場成分を測定し、Ｘ方向の磁場成分とＹ方向の磁場成分との間を成す角度を計算することによって実現される。しかしながら、以下のような問題が存在する。
【０００３】
（１）Ｘ−Ｙタイプの磁気抵抗角度センサチップが円形永久磁石エンコーダディスクと共に角度位置を測定するとき、チップの測定平面は、円形永久磁石エンコーダディスクの回転平面領域に平行する位置の上方に配置され、チップによって測定された感度磁場は、円形永久磁石エンコーダディスクの回転面領域の上方に分布される円形永久磁石エンコーダディスクの磁場に由来するので、Ｘ−Ｙ磁気抵抗角度センサチップの取付空間と磁場均一領域は制限を受け、空間柔軟性は良くない。
【０００４】
（２）Ｘ−Ｙタイプの磁気抵抗角度センサチップの円形永久磁石エンコーダディスクの回転平面上方での回転磁場の分布は、軟磁性材料や永久磁石といった近くの磁石の干渉を受けやすいため、結果として、角度測定領域が変化し、正確な測定角度を取得することができず、安定性が良くない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の問題に対して、本発明ではＸ−Ｙ磁気抵抗角度センサに代わってデュアルＺ軸磁気抵抗角度センサを提供するものであり、円形永久磁石エンコーダディスクの回転面の上方に位置される回転磁場の代わりに円形永久磁石エンコーダディスクの外側エッジで発生した径方向回転磁場が測定され、シングルＸ−Ｙ磁気抵抗センサチップの代わりに９０度の位相差を有する２個の分離したＺ軸磁気抵抗センサチップが用いられる。２個のＺ軸磁気抵抗センサチップは、円形永久磁石エンコーダディスクの外側エッジに配置されるため、その取付空間の柔軟性は大幅に向上される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態に係るデュアルＺ軸磁気抵抗角度センサは、円形永久磁石エンコーダディスク、２個のＺ軸磁気抵抗センサチップおよびＰＣＢを有するデュアルＺ軸磁気抵抗角度センサであって、
前記円形永久磁石エンコーダディスクは回転軸に取り付けられ、前記回転軸は前記円形永久磁石エンコーダディスクの中心軸周りを回転し、
前記２個のＺ軸磁気抵抗センサチップ各々は、基板およびその基板上に配置される少なくとも１つのＺ軸磁気抵抗センサを有し、
前記Ｚ軸磁気抵抗センサの磁場感度方向は、前記基板が配置される平面に直交し、
前記２つのＺ軸磁気抵抗センサチップは、前記ＰＣＢ上に配置され、
前記２つのＺ軸磁気抵抗センサチップの磁場感度方向は、前記円形永久磁石エンコーダディスクの中心軸に直交するとともに、互いに直交し、
前記２つのＺ軸磁気抵抗センサチップは、前記円形永久磁石エンコーダディスクの中心軸から等距離ｒ＋Ｄｅｔを維持し、
ｒは前記円形永久磁石エンコーダディスクの半径であり、前記ＤｅｔはＤｅｔ＞０であり、
前記円形永久磁石エンコーダディスクが回転するとき、前記２つのＺ軸磁気抵抗センサチップはそれぞれ前記円形永久磁石エンコーダディスクによって生成された２つの直交磁場信号を２つの電圧信号に変換して出力し、それによって前記２つの電圧信号に応じて前記円形永久磁石エンコーダディスクの０度から３６０度までの範囲の回転角度を算出し、
前記Ｚ軸磁気抵抗センサは、磁気抵抗センサユニットと磁束コンセントレータを有し、
前記磁束コンセントレータは細長い形状であり、その長軸はＹ軸方向に平行であり、短軸はＸ軸方向に平行であり、
前記磁気抵抗センサユニットは、Ｘ軸方向に平行な感度方向を有し、かつ少なくとも２つのブリッジアームを有する磁気抵抗ブリッジに電気接続され、
前記ブリッジアーム各々は、１個または複数個の磁気抵抗センサユニットを電気接続することによって形成される２ポート構成であり、
前記ブリッジアーム内で前記磁気抵抗センサユニットは、Ｙ軸に平行な方向に沿って複数の磁気抵抗列をなすように配列され、
前記磁気抵抗ブリッジは、プッシュプルブリッジであり、そのプッシュアームとプルアームはそれぞれ前記磁束コンセントレータの上方または下方のＹ軸中心線の異なる側に配置され、かつそれぞれ対応する前記Ｙ軸中心線からの距離が等しく、
前記磁束コンセントレータは２つであり、前記磁気抵抗列は２つであり、前記２つの磁気抵抗列は前記２つの磁束コンセントレータにそれぞれ設けられ、
前記２つの磁気抵抗列は前記２つの磁束コンセントレータの２つのＹ軸中心線の外側または内側であって、それぞれ対応する前記磁束コンセントレータのＹ軸中心線からの距離が等しい位置に配置される。
【０００７】
好ましくは、前記円形永久磁石エンコーダディスクの磁化方向は、その直径方向に平行である。
【０００８】
好ましくは、前記距離Ｄｅｔは０〜２ｒである。
【００１０】
好ましくは、前記磁束コンセントレータは、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃo元素のうちの１種類または複数種類の元素を含む軟磁性合金材料である。
【００１１】
好ましくは、前記磁気抵抗センサユニットは、ＧＭＲまたはＴＭＲ磁気抵抗センサユニットである。
【００１５】
好ましくは、前記Ｚ軸磁気抵抗センサにおいて隣接する２個の前記磁束コンセントレータ間の距離Ｓは前記磁束コンセントレータの幅Ｌｘよりも大きい。
【００１６】
好ましくは、前記Ｚ軸磁気抵抗センサにおいて、隣接する２個の前記磁束コンセントレータ間の距離ＳはＳ＞２Ｌｘであり、前記Ｌｘは前記磁束コンセントレータの幅である。
【００１７】
好ましくは、前記Ｚ軸磁気抵抗センサの前記磁気抵抗ユニット列と前記磁束コンセントレータの上方エッジまたは下方エッジとの間の空間が小さいほど、または前記磁束コンセントレータの厚みＬｚが大きいほど、または前記磁束コンセントレータの幅Ｌｘが小さいほど、前記Ｚ軸磁気抵抗センサの感度は高い。
【００１８】
好ましくは、前記Ｚ軸磁気抵抗センサのプッシュプルブリッジは、ハーフブリッジ、フルブリッジまたは準ブリッジ構成のうちのいずれか１種類である。
【００１９】
好ましくは、前記２つのＺ軸磁気抵抗センサは、同じ磁場感度を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係るデュアルＺ軸磁気抵抗回転角度センサの正面図である。
【図２】本実施形態に係るデュアルＺ軸磁気抵抗回転角度センサの側面図である。
【図３】本実施形態に係るＺ軸磁気抵抗センサの第１の構成を示す図である。
【図４】本実施形態に係るＺ軸磁気抵抗センサの第２の構成を示す図である。
【図５】本実施形態に係るＺ軸磁気抵抗センサの第３の構成を示す図である。
【図６】本実施形態に係るＺ軸磁気抵抗センサのＺ方向磁場の測定原理を示す図である。
【図７】本実施形態に係るＺ軸磁気抵抗センサの磁気抵抗センサユニットの位置での磁場分布を示す図である。
【図８】本実施形態に係るＺ軸磁気抵抗センサにおける磁気抵抗センサユニットの電気接続を示す図である。
【図９】本実施形態に係るプッシュプル磁気抵抗センサのフルブリッジの回路図である。
【図１０】本実施形態に係るプッシュプル磁気抵抗センサのハーフブリッジの回路図である。
【図１１】本実施形態に係るデュアルＺ軸磁気抵抗回転角度センサの磁場測定振幅と回転角度の関係を示す図である。
【図１２】本実施形態に係るデュアルＺ軸磁気抵抗回転角度センサの磁場測定角度と回転角度の関係を示す図である。
【図１３】本実施形態に係るデュアルＺ軸磁気抵抗回転角度センサの回転角度関係曲線の線形フィットパラメータＲ２とＤｅｔ／Ｒ比との間の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係るデュアルＺ軸磁気抵抗角度センサについて説明する。
【００２２】
［実施例１］
図１と図２は、それぞれ本実施形態に係るデュアルＺ軸磁気抵抗回転角度センサの正面図と側面図である。図に示す通り、デュアルＺ軸磁気抵抗回転角度センサは、ＰＣＢ５上に配置される２つのＺ軸磁気抵抗センサチップ１，２と、円形永久磁石エンコーダディスク３とを有し、円形永久磁石エンコーダディスク３は回転軸４に取り付けられ、回転軸４は円形永久磁石エンコーダディスク３の中心軸４１周りに回転し、２個のＺ軸磁気抵抗センサチップ１，２の磁場感度方向は互いに直交し、２個のＺ軸磁気抵抗センサチップ１，２は、円形永久磁石エンコーダディスク３の回転面の外側に別々に分離して配置される。チップ１，２の中心法線は円形永久磁石エンコーダディスク３の中心を通過し、円形永久磁石エンコーダディスク３の磁化方向Ｍは、その直径方向に平行であり、２個のＺ軸磁気抵抗センサチップ１，２の円形永久磁石エンコーダディスク３の中心軸４１からの距離は等しく、その距離はｒ＋Ｄｅｔであり、ｒは円形永久磁石エンコーダディスクの半径であり、Ｄｅｔは０より大きい。
【００２３】
［実施例２］
図３はＺ軸磁気抵抗センサチップを示し、そのＺ軸磁場の測定を示す概要図である。このＺ軸磁気抵抗センサチップは、基板８と、その基板８上の少なくとも１つのＺ軸磁気抵抗センサ９とを有する。Ｚ軸磁気抵抗センサ９は、磁束コンセントレータ６と、磁束コンセントレータ６の上方または下方かつ磁束コンセントレータのＹ軸中心線から等距離の位置に配置される磁気抵抗ユニット列７とを有する。その原理は、Ｚ方向外部磁場が磁束コンセントレータ６を経過する場合、磁束コンセントレータ６は高柔軟性の軟磁性合金材料（例えば、Ｃo、Ｆｅ、Ｎｉ等の元素のうちの１種類または多種類の元素を有する軟磁性合金）であるため、磁場は磁束コンセントレータ６の上方または下方で歪みが生じる。Ｘ軸方向の磁場成分が出現すると共にＺ方向磁場と正比例し、磁束コンセントレータ６の上方または下方のＹ軸中心線の両側に配置される磁気抵抗ユニット列７によって検出可能である。磁気抵抗センサユニットの磁場感度方向はＸ方向であり、磁気抵抗センサユニットはＴＭＲまたはＧＭＲセンサユニットである。磁束コンセントレータは細長い形状であり、その長さはＹ方向であり、幅はＸ方向であり、かつ複数の磁束コンセントレータはＸ方向に沿って平行に等間隔で配列される。説明の都合上、図３では複数の磁束コンセントレータを符号ｎ１乃至ｎ７で示し、図４では、符号ｎ１乃至ｎ７の複数の磁束コンセントレータ６の上方または下方で、かつ磁束コンセントレータ６のＹ軸中心線から等距離の両側に配置される磁気抵抗センサユニットの位置でのＸ成分磁場の分布を示している。図に示す通り、Ｙ軸中心線の両側での磁気抵抗センサユニットは、互いに反対方向のＸ成分磁場を受け、一方は正の方向で、他方は負の方向である。しかしながら、Ｙ軸中心線の両側での２つの磁束コンセントレータはそれぞれ反対の異なる振幅のＸ成分磁場に対応し、外側のＸ方向磁場成分は明らかに内側のＸ方向磁場成分よりも大きいが、両側での磁束コンセントレータ以外の中央部における磁束コンセントレータはそれぞれ２つの位置で同じ振幅のＸ方向磁場成分に対応する。
【００２４】
Ｚ軸磁気抵抗センサにおいて隣接する２つの磁束コンセントレータの間の距離Ｓは、磁束コンセントレータの幅Ｌｘ以上である。他の実施形態において、Ｚ軸磁気抵抗センサにおいて隣接する２つの磁束コンセントレータの間の距離ＳはＳ＞２Ｌｘである。
【００２５】
更に、Ｚ軸磁気抵抗センサの磁気抵抗ユニット列と磁束コンセントレータの上方エッジまたは下方エッジとの間の距離を低減させ、または磁束コンセントレータの厚みＬｚを増加させ、あるいは磁束コンセントレータの幅Ｌｘを低減させることによって、Ｚ軸磁気抵抗センサの感度を向上させることができる。
【００２６】
［実施例３］
磁束コンセントレータの上方または下方の位置での磁気抵抗センサユニットのＸ方向磁場成分の分布特徴によれば、Ｚ軸磁気抵抗センサは、以下のような構成特徴を有することがわかる。すなわち、磁気抵抗センサユニットは、プッシュプルフルブリッジ、ハーフブリッジまたは準ブリッジ構成に電気接続され、各ブリッジアームは、２ポート構成に電気接続される１個または複数個の磁気抵抗センサユニットを有し、磁気抵抗ユニットは磁気抵抗ユニット列に配置され、プッシュアームとプルアームはそれぞれ磁束コンセントレータの上方または下方のＹ軸中心線の異なる側に配置されると共に、対応する磁束コンセントレータのＹ軸中心線から等距離の位置に配置される。
【００２７】
磁束コンセントレータにおける磁気抵抗ユニット列の異なる分布特徴と数量によれば、Ｚ軸磁気抵抗センサは、以下のように、幾つかの種類に分類することができる。
【００２８】
図５は、基板８上に配置されるＺ軸磁気抵抗センサの第１の構成を示す図である。Ｚ軸磁気抵抗センサは、Ｎ＋２個（Ｎは１より大きい整数）の磁束コンセントレータ６を有し、中間に位置するＮ個の磁束コンセントレータ６２および両側に位置する２つの磁束コンセントレータ６１が含まれ、磁気抵抗センサユニット列７の中の７１と７２は、中間に位置するＮ個の磁束コンセントレータ６２に対応するＹ軸中心線の両側での位置に分布される。これは、中間のＮ個の磁束コンセントレータ６２に対応するＹ中心線の両側の磁気抵抗センサユニット列７１と７２の位置でのＸ方向磁場成分は大きさが同じで方向が逆になるため、プッシュプルブリッジ構成を形成できる。
【００２９】
図６は、基板８上に配置されるＺ軸磁気抵抗センサの第２の構成を示す図である。基板８上に配置されるＺ軸磁気抵抗センサの第２の構成を示す図である。Ｚ軸磁気抵抗センサは単一の磁束コンセントレータ６（１）を有し、磁気抵抗ユニット列７（１）は、磁束コンセントレータのＹ軸中心線の両側位置で分布される２個の磁気抵抗ユニット列７３と７４を有し、これは、単一の磁束コンセントレータの場合に、上記の２つの位置でのＸ方向磁場成分は、その強度は同じで方向は逆という明らかな特徴を有するため、プッシュプルブリッジ構成を形成できる。
【００３０】
図７は、基板８上に配置されるＺ軸磁気抵抗センサの第３の構成を示す図である。Ｚ軸磁気抵抗センサは２個だけの磁束コンセントレータ６５と６６を有し、磁気抵抗ユニット列７５と７６はそれぞれ２つの磁束コンセントレータに対応する２つのＹ軸中心線の外側または内側の位置に配置され、各磁束コンセントレータのＹ軸中心線から等距離である。この場合、明らかに、この２つの位置は、大きさが同じで方向が逆になるＸ方向磁場成分も有するため、プッシュプルブリッジ構成を形成できる。なお、説明の都合上、図７では、２つの磁気抵抗センサユニット列が両方とも外側に位置する場合だけを示したが、実際には、２つの磁気抵抗ユニット列が両方とも内側に位置する場合も含まれる。
【００３１】
図８は、Ｚ軸磁気抵抗センサの電気接続を示す図である。磁気抵抗センサユニットは、プッシュプルブリッジ構成に電気接続され、少なくとも１つのプッシュアームと１つのプルアームを有し、各プッシュアームとプルアームは１個または複数個の電気接続された磁気抵抗センサユニットから成る２ポート構成を有し、磁気抵抗ユニットは平行する複数の磁気抵抗ユニット列に配置され、そのうち、８１は接続導線であり、８２と８３はそれぞれ電源入力端とグランド端であり、８５と８４はそれぞれ信号出力端であり、６（３）は磁束コンセントレータであり、そのうち、６７は両側に位置し、６８はその中間に位置し、磁気抵抗ユニット列７７と７８はそれぞれ磁束コンセントレータの上方または下方のＹ軸中心線の両側でかつＹ軸中心線から等距離の位置に配置され、プッシュアームとアームの一部を構成し、磁気抵抗ユニットは磁気抵抗ユニット列に配置される。図８ではフルブリッジ構成のプッシュプル磁気抵抗ブリッジが示され、それは４つのブリッジアームを有し、即ち、それは２つのプッシュアームと２つのプルアームであり、各プッシュアームとプルアームはそれぞれ複数の磁気抵抗列を有し、かつ２ポート構成を形成する。Ｚ軸磁気抵抗センサのプッシュプルフルブリッジ構成は、図９に示すように、フルブリッジを形成する４つのブリッジアームＲ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は２つずつ隣接し、逆向きの外部磁場応答を特徴的に示す。
【００３２】
図１０はプッシュプルフルブリッジ構成を示しており、実際には、ハーフブリッジタイプのプッシュプル構成をさらに有し、２つのアームＲ１とＲ２を有し、一方はプッシュアームであり、他方はプルアームである。また、準ブリッジ構成がさらに形成されても良い。
【００３３】
［実施例４］
図１１は、円形永久磁石エンコーダディスクが中心軸周りを回転するとき、２つのＺ軸センサチップによって測定される感度磁場Ｈ１とＨ２を示すものであり、円形永久磁石エンコーダディスクの磁化方向Ｍと方向Ｈ１との間を成す角はφであり、永久磁石エンコーダディスクの回転角度はφを用いて定義でき、それぞれ２つのＺ軸センサによって測定することができる磁場成分Ｈ１とＨ２の間の磁場測定角度αは、以下のように定義される。
【００３４】
α＝ａｔａｎ（Ｈｙ／Ｈｘ），Ｈｘ＞０，Ｈｙ＞０
＝ａｔａｎ（Ｈｙ／Ｈｘ）＋pｉ，Ｈｘ＞０，Ｈｙ＜０
＝ａｔａｎ（Ｈｙ／Ｈｘ）−pｉ，Ｈｘ＜０，Ｈｙ＜０
図１１において、９１と９２はそれぞれＺ軸磁気抵抗センサチップ１とＺ軸磁気抵抗センサ２の感度磁場Ｈ１とＨ２が円形永久磁石エンコーダディスクの回転角度φに伴って変化する関係を示している。図からわかるように、回転角度に伴う磁場Ｈ１とＨ２の変化は、サイン／コサインの変化関係であり、位相差は９０度である。
【００３５】
図１２において、典型的な関係曲線９３は、磁場測定角度αと円形永久磁石エンコーダディスク回転角度φとの間の関係を表す曲線であり、図からわかるように、曲線９３は直線状の特徴を有し、磁場測定角度と回転角度との間には線形関係が存在することを示しており、円形永久磁石エンコーダディスクの回転角度は２つのＺ軸磁気抵抗センサチップの出力信号を用いることによって測定できる。
【００３６】
図１３は、Ｚ軸磁気抵抗センサチップ１，２が円形永久磁石エンコーダディスク３から異なる距離Ｄｅｔでのものである場合に得られた磁場測定角度αと円形永久磁石回転角度φとの間の関係曲線の線形近似の間におけるフィットパラメータＲ２とＤｅｔ／Ｒ比との間の関係曲線９４である。図からわかるように、Ｄｅｔ／Ｒが増加し始めると、Ｒ２は１．０付近で安定した状態から始まる。そしてＤｅｔ／Ｒが２．０のときにＲ２は次第に低下していく。つまり、Ｒ２は高い線形性を有し、０．９９７以上に維持される。角度の測定精度を向上させるため、円形永久磁石エンコーダディスクは０〜２ｒで回転させられ、ｒは円形永久磁石エンコーダディスクの半径である。図からわかるように、デュアルＺ軸磁気抵抗角度センサは、ｒ領域よりも小さいＸ−Ｙ軸の空間よりもはるかに大きな動作空間を有するので、さらに大きな柔軟性を確保できる。
【００３７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３８】
１  Ｚ軸磁気抵抗センサチップ
２  Ｚ軸磁気抵抗センサチップ
３  円形永久磁石エンコーダディスク
４  回転軸
５  ＰＣＢ
【図１】
0006663421.tif 000002
【図２】
0006663421.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0006663421.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0006663421.tif 000014