JP3064293B2 - Rotation sensor - Google Patents
Rotation sensorInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、被検出体の回転速
度又は回転角度などの回転状態を検出するための磁気式
の回転センサに関し、特に、車両などの各種装置に組み
込まれる回転部分の回転状態の検出に適した磁気式の回
転センサに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic rotation sensor for detecting a rotation state such as a rotation speed or a rotation angle of an object to be detected, and more particularly, to a rotation of a rotation portion incorporated in various devices such as a vehicle. The present invention relates to a magnetic rotation sensor suitable for detecting a state.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、被検出体の回転状態を検出する装
置としては、特開昭６０−４６４６２号公報に記載され
るものが知られている。この公報に記載される回転セン
サは、被検出体である回転体の外周部分に被検出突起を
植設し、その回転体の外部にマグネットを設置すると共
に、そのマグネットと回転体との間に感磁素子を設置し
たものである。この回転センサによれば、回転体の回転
と共に被検出突起を回転させ、その被検出突起を周期的
に感磁素子に接近させる。そして、被検出突起の接近時
にマグネットの磁束を感磁素子に集中させることによ
り、その被検出突起の接近ごとに出力される感磁素子の
出力信号に基づいて回転体の回転速度を検出しようとす
るものである。2. Description of the Related Art Conventionally, as a device for detecting the rotational state of a detection object, a device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-46462 is known. In the rotation sensor described in this publication, a detected protrusion is implanted on an outer peripheral portion of a rotating body which is a detected body, a magnet is installed outside the rotating body, and a magnet is provided between the magnet and the rotating body. A magnetic sensing element is provided. According to this rotation sensor, the detected protrusion is rotated with the rotation of the rotating body, and the detected protrusion is caused to periodically approach the magneto-sensitive element. Then, by concentrating the magnetic flux of the magnet on the magneto-sensitive element when the detected projection approaches, the rotational speed of the rotating body is detected based on the output signal of the magneto-sensitive element output each time the detected projection approaches. Is what you do.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
回転センサにあっては、検出すべき回転体の回転速度が
精密に検出できないという問題点がある。すなわち、前
述の回転センサにあっては、回転体に設けられた被検出
突起の数と同数のパルスしか得られず、そのパルス入力
数以上に回転速度の検出精度を高めることができない。However, the conventional rotation sensor has a problem that the rotation speed of the rotating body to be detected cannot be accurately detected. That is, in the above-described rotation sensor, only the same number of pulses as the number of detected protrusions provided on the rotating body can be obtained, and the rotation speed detection accuracy cannot be increased beyond the number of input pulses.
【０００４】そこで本発明は、以上のような問題点を解
決するためのなされたものであって、被検出体の回転状
態の検出精度の向上が図れる回転センサを提供すること
を目的とする。The present invention has been made in order to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a rotation sensor capable of improving the accuracy of detecting the rotation state of an object to be detected.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の回転センサは、所定の距離隔てて配
した二つの磁極を有し、その磁極により磁界を形成する
磁界形成手段と、所定の間隔で複数配列され、被検出体
の回転に伴い磁界の方向に沿って移動し磁界の方向を変
化させる複数の磁性部材と、複数の磁性部材のうち一の
磁性部材の移動による磁界の方向の変化範囲内に出力ピ
ーク方向を向けて配置され、磁界の変化に対応した検出
信号を出力する磁気検出手段と、検出信号に基づいて被
検出体の回転状態を演算する演算手段とを備えて構成さ
れ、前述の磁界が一周期変化する間に、磁界の方向が磁
気検出手段の出力ピーク方向と少なくとも二度一致する
ことを特徴とする。In order to achieve the above object, a rotation sensor according to the present invention has two magnetic poles arranged at a predetermined distance, and a magnetic field forming means for forming a magnetic field by the magnetic poles. And a plurality of magnetic members arranged at predetermined intervals and moving along the direction of the magnetic field with the rotation of the detected object to change the direction of the magnetic field, and by moving one magnetic member of the plurality of magnetic members Magnetic detection means arranged to direct the output peak direction within the change range of the direction of the magnetic field and outputting a detection signal corresponding to the change in the magnetic field; and calculation means for calculating the rotation state of the detected object based on the detection signal Wherein the direction of the magnetic field coincides with the output peak direction of the magnetic detection means at least twice while the magnetic field changes for one cycle.
【０００６】この発明によれば、被検出体が回転する
と、それに伴って磁界内を磁性部材が移動し始める。こ
の磁性部材の移動により、磁気検出手段に加わる磁界の
方向が周期的に変化する。その際、この磁界が一周期変
化する間に磁気検出手段の出力ピーク方向と少なくとも
二度一致することになる。このため、磁界方向が一周期
変化する間に、磁気検出手段から二以上の極値を有する
検出信号が出力される。従って、この検出信号に基づき
磁性部材の磁界通過回数に対し二倍以上のパルスが得ら
れるので、単一の磁気検出手段により被検出体の回転状
態における検出精度の向上が図れる。According to the present invention, when the object to be detected rotates, the magnetic member starts to move in the magnetic field. Due to the movement of the magnetic member, the direction of the magnetic field applied to the magnetism detecting means changes periodically. At this time, the output magnetic field coincides with the output peak direction of the magnetic detection means at least twice while the magnetic field changes for one cycle. For this reason, the detection signal having two or more extreme values is output from the magnetic detection means while the direction of the magnetic field changes by one period. Therefore, a pulse that is twice or more the number of times the magnetic member has passed the magnetic field is obtained based on the detection signal, and the detection accuracy in the rotating state of the detection target can be improved by a single magnetic detection unit.
【０００７】また本発明の回転センサは、前述の磁性部
材が磁極間の距離との異なる間隔で形成されていること
を特徴とする。The rotation sensor according to the present invention is characterized in that the above-mentioned magnetic members are formed at intervals different from the distance between the magnetic poles.
【０００８】この発明によれば、全ての磁極に磁性部材
が接近して位置することがなく、全ての磁極近傍の磁界
が磁性部材に引き付けられることがない。このため、被
検出体の回転に伴って磁性部材が移動したときに、磁極
の間の磁界を大きく変化させることが可能となる。この
ため、磁気検出手段にかかる磁界の方向変化が大きくな
り、それに応じて大きく変動する検出信号が得られ、被
検出体の回転状態における検出精度の向上が図れる。According to the present invention, the magnetic member does not approach all the magnetic poles, and the magnetic field near all the magnetic poles is not attracted to the magnetic member. Therefore, when the magnetic member moves with the rotation of the detection target, the magnetic field between the magnetic poles can be greatly changed. For this reason, the change in the direction of the magnetic field applied to the magnetic detection means becomes large, and a detection signal which fluctuates greatly in accordance with the change is obtained, so that the detection accuracy in the rotating state of the detection target can be improved.
【０００９】また本発明の回転センサは、前述の磁気検
出手段が磁気抵抗素子であることを特徴とする。Further, the rotation sensor of the present invention is characterized in that the magnetic detecting means is a magnetic resistance element.
【００１０】このような発明によれば、磁気検出手段か
ら出力される検出信号が被検出体の回転速度に依存する
ことなく被検出体の回転に応じた出力値となる。このた
め、被検出体の低速回転時においても、被検出体の回転
状態が確実に検出可能となる。According to the invention, the detection signal output from the magnetic detecting means has an output value corresponding to the rotation of the detected object without depending on the rotation speed of the detected object. For this reason, even when the detected object rotates at a low speed, the rotation state of the detected object can be reliably detected.
【００１１】更に本発明の回転センサは、前述の磁気検
出手段が強磁性体と非磁性体を交互に積層させた人工格
子を有する磁気抵抗素子であることを特徴とする。Further, the rotation sensor according to the present invention is characterized in that the magnetic detecting means is a magnetoresistive element having an artificial lattice in which ferromagnetic materials and nonmagnetic materials are alternately stacked.
【００１２】このような発明によれば、磁界発生手段の
磁界変化に応じて磁気検出手段から出力される検出信号
が大きく変動するので、磁気検出手段を磁界発生手段に
極度に接近させて配置する必要がない。このため、磁界
発生手段及び磁気検出手段を構成する部品について精密
な寸法精度が要求されず、磁界発生手段及び磁気検出手
段の部品コストが低減でき、また、その製造が容易なも
のとなる。According to this invention, the detection signal output from the magnetic detection means greatly changes in accordance with a change in the magnetic field of the magnetic field generation means. Therefore, the magnetic detection means is disposed extremely close to the magnetic field generation means. No need. For this reason, precise dimensional accuracy is not required for the components constituting the magnetic field generating means and the magnetic detecting means, and the cost of the components of the magnetic field generating means and the magnetic detecting means can be reduced, and the manufacturing thereof is easy.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき、本発明
の種々の実施形態について説明する。尚、各図において
同一要素には同一符号を付して説明を省略する。また、
図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致していな
い。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Various embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted. Also,
The dimensional ratios in the drawings do not always match those described.
【００１４】（第一実施形態）図１は、本実施形態に係
る回転センサの構成概略図である。図１に示すように、
回転センサ１は、被検出体である回転軸２と共に回転す
るロータ３と、そのロータ３の近傍に設置された二つの
磁石４１及び４２と、その磁石４１、４２の間に配置さ
れた磁気抵抗素子５と、その磁気抵抗素子５に接続され
た演算回路６とにより構成されている。(First Embodiment) FIG. 1 is a schematic view of the configuration of a rotation sensor according to the present embodiment. As shown in FIG.
The rotation sensor 1 includes a rotor 3 that rotates together with a rotation shaft 2 that is an object to be detected, two magnets 41 and 42 installed near the rotor 3, and a magnetic resistance disposed between the magnets 41 and 42. It comprises an element 5 and an arithmetic circuit 6 connected to the magnetoresistive element 5.
【００１５】図１において、ロータ３は、回転軸２と同
心状に取り付けられており、この回転軸２と共に回転す
るように構成されている。ロータ３の外周には、磁性部
材である突部３１が配列され所定の間隔で複数形成され
ている。突部３１は、磁石４１、４２により形成された
磁界の方向を変化させるためのものであり、磁界におけ
る磁路となり得る鉄などの磁性体などにより形成されて
いる。また、突部３１は、ロータ３の外周面に突設さ
れ、そのロータ３の周方向に沿って形成されている。な
お、図１においては、ロータ３の外周面に突部３１が形
成されているが、回転軸２の回転により同一の軌道上を
移動するものであれば、突部３１がロータ３の側面など
に形成されていてもよい。また、回転状態を検出すべき
被検出体としては、回転軸２のように長尺状の軸体に限
られるものでなく、回転体であって、かつ、ロータ３が
同心状に回転するように取付可能であれば、その他の形
状などを呈するものであってもよい。In FIG. 1, a rotor 3 is mounted concentrically with a rotating shaft 2 and is configured to rotate with the rotating shaft 2. On the outer periphery of the rotor 3, a plurality of protrusions 31 as magnetic members are arranged and formed at predetermined intervals. The protrusion 31 is for changing the direction of the magnetic field formed by the magnets 41 and 42, and is formed of a magnetic material such as iron which can be a magnetic path in the magnetic field. Further, the protrusion 31 is provided on the outer peripheral surface of the rotor 3 and is formed along the circumferential direction of the rotor 3. In FIG. 1, the protrusion 31 is formed on the outer peripheral surface of the rotor 3. However, if the protrusion 31 moves on the same track by the rotation of the rotating shaft 2, the protrusion 31 may be formed on the side surface of the rotor 3. May be formed. Further, the object to be detected for which the rotation state is to be detected is not limited to a long shaft such as the rotating shaft 2 but may be a rotating body and the rotor 3 may rotate concentrically. Any other shape may be used as long as it can be attached to the device.
【００１６】図１に示すように、磁石４１、４２は、ロ
ータ３の突部３１の先端近傍の空間に磁界を形成する磁
界形成手段であって、それぞれ異なる極性の磁極をロー
タ３側に向けて配設されている。例えば、図１のよう
に、磁石４１のＮ極である磁極４１ａがロータ３側に向
けられ、また、磁石４２のＳ極である磁極４２ａがロー
タ３側に向けられた状態で配置される。そして、この磁
極４１ａと磁極４２ａは突部３１の移動方向（ロータ３
外周の接線方向）に対して離間して配され、磁極４１
ａ、４２ａの間には磁極４１ａから磁極４２ａに向かう
磁界が形成されている。このため、回転軸２及びロータ
３の回転により、その磁界の方向に沿って突部３１が同
一の軌道上を移動することになる。そして、突部３１が
磁性体であるため、突部３１の移動により、突部３１の
近傍空間の磁界の方向が変化することになる。ここで、
「磁界の方向」とは、磁界の磁力線と平行する方向をい
う。このような磁石４１、４２としては、突部３１の先
端近傍の空間に磁界を形成するための磁極を有するもの
であれば、永久磁石や電磁石などの種類を問わず何れの
ものであってもよい。As shown in FIG. 1, the magnets 41 and 42 are magnetic field forming means for forming a magnetic field in a space near the tip of the protrusion 31 of the rotor 3 and direct magnetic poles having different polarities to the rotor 3 side. It is arranged. For example, as shown in FIG. 1, the magnetic pole 41a, which is the N pole of the magnet 41, is directed toward the rotor 3, and the magnetic pole 42a, which is the S pole of the magnet 42, is directed toward the rotor 3. The magnetic pole 41a and the magnetic pole 42a are moved in the moving direction of the protrusion 31 (rotor 3).
(A tangential direction of the outer circumference).
A magnetic field from the magnetic pole 41a to the magnetic pole 42a is formed between a and 42a. Therefore, the rotation of the rotating shaft 2 and the rotor 3 causes the protrusion 31 to move on the same track along the direction of the magnetic field. Since the protrusion 31 is a magnetic material, the direction of the magnetic field in the space near the protrusion 31 changes as the protrusion 31 moves. here,
“The direction of the magnetic field” refers to a direction parallel to the magnetic field lines of the magnetic field. As such magnets 41 and 42, any type of permanent magnet or electromagnet may be used as long as it has a magnetic pole for forming a magnetic field in the space near the tip of the protrusion 31. Good.
【００１７】図１に示すように、磁石４１、４２の磁極
４１ａ、４２ａにより形成される磁界内には、磁気検出
手段である磁気抵抗素子５が配置されている。磁気抵抗
素子５は、磁界の変化に対応して検出信号を出力するも
のであり、例えば、人工格子膜を備えたもの（ＧＭＲ素
子）が用いられる。As shown in FIG. 1, in a magnetic field formed by the magnetic poles 41a and 42a of the magnets 41 and 42, a magnetoresistive element 5 as a magnetic detecting means is arranged. The magnetoresistive element 5 outputs a detection signal in response to a change in the magnetic field, and for example, an element having an artificial lattice film (GMR element) is used.
【００１８】図２に磁気抵抗素子５の構造説明図を示
す。図２において、磁気抵抗素子５は、上面を鏡面仕上
げしたシリコン基板５１上に絶縁層となる酸化膜（Ｓｉ
Ｏ2膜）が形成され、この酸化膜上に磁性体からなるバ
ッファ層５２が形成され、更にバッファ層５２上に人工
格子膜５３が形成された構造となっている。バッファ層
５２及び人工格子膜５３は、線状パターン化され、磁界
の変化を検知する磁気検知部５４を構成している。ま
た、人工格子膜５３は強磁性体と非磁性体を交互に積層
してなる多層構造体により構成される。FIG. 2 is a structural explanatory view of the magnetoresistive element 5. In FIG. 2, a magnetoresistive element 5 has an oxide film (Si) serving as an insulating layer on a silicon substrate 51 whose upper surface is mirror-finished.
O 2 film) is formed, a buffer layer 52 made of a magnetic material on the oxide film is formed, and further a structure in which the artificial lattice film 53 is formed on the buffer layer 52. The buffer layer 52 and the artificial lattice film 53 are linearly patterned, and constitute a magnetic detection unit 54 that detects a change in a magnetic field. The artificial lattice film 53 is formed of a multilayer structure in which ferromagnetic materials and non-magnetic materials are alternately stacked.
【００１９】このような磁気抵抗素子５の具体的な製造
方法の一例を挙げると、まず、シリコン基板５１上に鉄
ニッケル（ＮｉＦｅ）からなる数ｎｍ（例えば、５ｎ
ｍ）の厚さのバッファ層５２を蒸着した後、そのバッフ
ァ層５２上に強磁性体としてコバルト（Ｃｏ）、非磁性
体として銅（Ｃｕ）を各１〜２ｎｍの厚さで交互に各１
６層蒸着して人工格子膜５３を形成する。そして、所望
の線状パターンのレジストパターン層を用い、このレジ
ストパターン層部分以外のバッファ層５２、人工格子膜
（強磁性体、非磁性体）の各層を除去して、所望の形状
に人工格子膜５３を線状パターン化し磁気検知部５４を
形成する。その後、バッファ層５２及び人工格子膜５３
をシリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）などからなる保護膜５
５により覆い、人工格子膜５３の両端に電極５６、５６
を形成して、磁気抵抗素子５の製造が完了する。An example of a specific method for manufacturing such a magnetoresistive element 5 is as follows. First, a few nm (for example, 5 n) of iron nickel (NiFe) is formed on a silicon substrate 51.
After the buffer layer 52 having a thickness of m) is deposited, cobalt (Co) as a ferromagnetic material and copper (Cu) as a non-magnetic material are alternately formed on the buffer layer 52 at a thickness of 1 to 2 nm each.
The artificial lattice film 53 is formed by depositing six layers. Then, using a resist pattern layer having a desired linear pattern, the buffer layer 52 and the artificial lattice film (ferromagnetic material, non-magnetic material) other than the resist pattern layer portion are removed, and the artificial lattice is formed into a desired shape. The film 53 is linearly patterned to form a magnetic detection unit 54. After that, the buffer layer 52 and the artificial lattice film 53
Film 5 made of a silicon oxide film (SiO 2 film) or the like
5 and electrodes 56, 56 on both ends of the artificial lattice film 53.
Is formed, and the manufacture of the magnetoresistive element 5 is completed.
【００２０】図３（ａ）、（ｂ）は、磁気抵抗素子５の
磁界検出機能の説明図である。図３（ａ）に模式的な磁
気抵抗素子５の垂直断面を示し、図３（ｂ）に平面から
見た模式的な磁気抵抗素子５を示す。図３（ａ）、
（ｂ）において、人工格子膜５３の積層面と平行する面
を磁気抵抗素子５の素子面とすると、磁気抵抗素子５
は、図３（ａ）の矢印Ａのように素子面と直交する方向
（以下、磁気抵抗素子５の「垂直方向」という。）およ
び図３（ｂ）の矢印Ｂ、Ｃのように素子面と平行する方
向（以下、磁気抵抗素子５の「水平方向」という。）の
両方向における磁界の強さの変化に対応して抵抗値（電
気抵抗値）が変化する素子である。そして、特に、素子
面と平行する方向の磁界変化に対して、大きく抵抗値が
変化することが知られている。FIGS. 3A and 3B are explanatory diagrams of the magnetic field detecting function of the magnetoresistive element 5. FIG. FIG. 3A shows a vertical cross section of the schematic magnetoresistive element 5, and FIG. 3B shows the schematic magnetoresistive element 5 as viewed from above. FIG. 3 (a),
In (b), if the surface parallel to the lamination surface of the artificial lattice film 53 is the element surface of the magnetoresistive element 5, the magnetoresistive element 5
Is a direction perpendicular to the element surface as indicated by an arrow A in FIG. 3A (hereinafter referred to as a “vertical direction” of the magnetoresistive element 5) and an element surface indicated by arrows B and C in FIG. The resistance value (electrical resistance value) changes in response to a change in the strength of the magnetic field in both directions (hereinafter, referred to as a “horizontal direction” of the magnetoresistive element 5) in a direction parallel to. In particular, it is known that the resistance value greatly changes in response to a magnetic field change in a direction parallel to the element surface.
【００２１】図４に、磁気抵抗素子５における水平方向
の磁界の強さ−抵抗変化率特性のグラフを示す。図４に
おいて、磁気抵抗素子５の水平方向（素子面と平行する
方向）における磁界の強さが０エルステッドのとき、人
工格子膜５３の抵抗値が最大となる。そして、水平方向
の磁界の強さが大きくなるに連れて抵抗値が減少し、そ
の強さが±５００エルステッド程度となると人工格子膜
５３の抵抗値が最小となって飽和し、それ以上に磁界の
強さが変化しても抵抗値は変わらない。ここで、抵抗変
化率を（最大抵抗値−最小抵抗値）／（最大抵抗値）と
すると、前述のように磁界の強さが変化したときの磁気
抵抗素子５の抵抗変化率は、約２０％である。この磁気
抵抗素子５における抵抗値変化に応じて検出信号を出力
させるには、例えば、磁気抵抗素子５の人工格子膜５
３、即ち磁気検知部５４に一定電流を供給すればよい。
この場合、その周囲の磁界の強さの変化に応じて変動す
る検出信号が得られることになる。また、磁気抵抗素子
５に固定抵抗値の抵抗を接続し、それらの両端に一定電
圧を供給した状態とした場合でも、磁気抵抗素子５の周
囲の磁界の強さの変化に応じて変動する検出信号が得ら
れることになる。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the strength of the magnetic field in the horizontal direction and the rate of change in resistance in the magnetoresistive element 5. In FIG. 4, when the magnetic field strength in the horizontal direction (direction parallel to the element surface) of the magnetoresistive element 5 is 0 Oe, the resistance value of the artificial lattice film 53 becomes maximum. Then, the resistance value decreases as the strength of the magnetic field in the horizontal direction increases, and when the strength becomes about ± 500 Oe, the resistance value of the artificial lattice film 53 becomes minimum and saturates. The resistance value does not change even if the strength of the element changes. Here, assuming that the resistance change rate is (maximum resistance value-minimum resistance value) / (maximum resistance value), the resistance change rate of the magnetoresistive element 5 when the strength of the magnetic field changes as described above is about 20. %. In order to output a detection signal according to a change in the resistance value of the magnetoresistive element 5, for example, the artificial lattice film 5 of the magnetoresistive element 5
3, that is, a constant current may be supplied to the magnetic detection unit 54.
In this case, a detection signal that fluctuates according to a change in the strength of the surrounding magnetic field is obtained. Further, even when a fixed resistance value resistor is connected to the magnetoresistive element 5 and a constant voltage is supplied to both ends of the resistor, the detection value fluctuates according to the change in the strength of the magnetic field around the magnetoresistive element 5. A signal will be obtained.
【００２２】このように、磁気抵抗素子５は、その周囲
の磁界の強さの変化に対応して人工格子膜５３の抵抗値
が大きく変化するものである。このため、この磁気抵抗
素子５を磁界方向変化の検出手段として用いる場合、磁
界を生じさせるロータ３に極度に接近させて配置しなく
ても検出信号の検出が可能となる。従って、ロータ３及
び磁気抵抗素子５について精密な寸法精度が要求され
ず、それらの部品コストが低減できる。また、それらの
設置も容易なものとなる。As described above, in the magnetoresistive element 5, the resistance value of the artificial lattice film 53 greatly changes in accordance with the change in the strength of the magnetic field around the element. For this reason, when this magnetoresistive element 5 is used as a means for detecting a change in the direction of a magnetic field, it is possible to detect a detection signal without disposing the magnetoresistive element 5 extremely close to the rotor 3 that generates a magnetic field. Therefore, precise dimensional accuracy is not required for the rotor 3 and the magnetoresistive element 5, and the cost of these parts can be reduced. In addition, they can be easily installed.
【００２３】図５に、磁界に対する磁気抵抗素子５の設
置状態の説明図を示す。図５において、磁気抵抗素子５
は、磁極４１ａ、４２ａにより形成される磁界の方向に
対しその素子面がほぼ垂直となるように配置されてい
る。このように磁気抵抗素子５は、磁界の方向の変化範
囲内に出力ピーク方向が向けられて設置されている。こ
こで、磁気抵抗素子５の「出力ピーク方向」とは、その
方向に磁界が加わったときに磁気抵抗素子５の出力特性
が極大値又は極小値となる方向をいい、例えば、磁気抵
抗素子５の場合、磁気抵抗素子５の垂直方向が出力ピー
ク方向となる。すなわち、磁気抵抗素子５の垂直方向
（素子面に対し垂直な方向）にのみ磁界が加わる場合に
は、磁気抵抗素子５の水平方向の磁界成分はゼロである
ので、図４に示すように磁気抵抗素子５の出力抵抗は極
大値となり、この磁気抵抗素子５の垂直方向が「出力ピ
ーク方向」となる。また、磁気抵抗素子５にあっては、
その水平方向においても図４に示すような特性（磁界の
強さ−抵抗変化率特性）を示すため、磁気抵抗素子５の
水平方向（素子面と平行する方向）も「出力ピーク方
向」となる。FIG. 5 is an explanatory view of the installation state of the magnetoresistive element 5 with respect to a magnetic field. In FIG. 5, the magnetoresistive element 5
Are arranged such that their element surfaces are substantially perpendicular to the direction of the magnetic field formed by the magnetic poles 41a and 42a. As described above, the magnetoresistive element 5 is installed such that the output peak direction is directed within a change range of the direction of the magnetic field. Here, the “output peak direction” of the magnetoresistive element 5 refers to a direction in which the output characteristic of the magnetoresistive element 5 becomes a maximum value or a minimum value when a magnetic field is applied in that direction. In this case, the vertical direction of the magnetoresistive element 5 becomes the output peak direction. That is, when a magnetic field is applied only in the vertical direction of the magnetoresistive element 5 (direction perpendicular to the element surface), the magnetic field component in the horizontal direction of the magnetoresistive element 5 is zero, and as shown in FIG. The output resistance of the resistance element 5 has a maximum value, and the vertical direction of the magnetoresistance element 5 is the “output peak direction”. In the magnetoresistive element 5,
Since the characteristics shown in FIG. 4 (magnetic field intensity-resistance change rate characteristics) are also exhibited in the horizontal direction, the horizontal direction (direction parallel to the element surface) of the magnetoresistive element 5 is also the "output peak direction". .
【００２４】このような出力ピーク方向が磁界の方向の
変化範囲内に向けられて磁気抵抗素子５が設置されるこ
とにより、磁界の方向の周期的な変化に応じて、磁気抵
抗素子５から多数の極値を有する検出信号が出力される
ことになる。例えば、図５において、突部３１の移動に
より磁気抵抗素子５に加わる磁界の方向が図５中の矢印
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｂ、Ａを一周期として周期的に変化すると
き、その一周期の変化において磁界の方向が磁気抵抗素
子５の出力ピーク方向（素子面と垂直となる方向：図５
中のＢの方向）と二度一致することになる。このため、
磁気抵抗素子５の抵抗値が二度高く変動するため、磁界
の方向の一周期の変化の間に磁気抵抗素子５から二つの
極値を有する検出信号が出力されることになる。By providing the magnetoresistive element 5 such that the output peak direction is directed within the range of change in the direction of the magnetic field, a large number of magnetoresistive elements 5 are provided in accordance with the periodic change in the direction of the magnetic field. Will be output. For example, in FIG. 5, when the direction of the magnetic field applied to the magnetoresistive element 5 due to the movement of the protrusion 31 periodically changes with the arrows A, B, C, B, and A in FIG. The direction of the magnetic field changes in the direction of the output peak of the magnetoresistive element 5 (the direction perpendicular to the element surface: FIG.
(Direction B in the figure). For this reason,
Since the resistance value of the magnetoresistive element 5 fluctuates twice higher, a detection signal having two extreme values is output from the magnetoresistive element 5 during one period of change in the direction of the magnetic field.
【００２５】ここで、検出信号における「極値」とは、
検出信号の変動による各凹凸ごとの最大値又は最小値を
いい、極大値及び極小値の双方を含むものである。例え
ば、検出信号が正弦波信号でなく、矩形波が連続してな
るパルス信号などであるときには、各矩形波ごとの最大
値又は最小値がここでいう「極値」となる。Here, the "extreme value" in the detection signal is
The maximum value or the minimum value of each unevenness due to the fluctuation of the detection signal, which includes both the maximum value and the minimum value. For example, when the detection signal is not a sine wave signal but a pulse signal in which rectangular waves are continuous, the maximum value or the minimum value of each rectangular wave is the “extreme value”.
【００２６】また、磁界を形成する磁極４１ａ、４２ａ
の離間距離は、突部３１、３１の形成間隔と異なる距離
とするのが望ましい。例えば、図５に示すように、突部
３１、３１の形成間隔をＤとすると、磁極４１ａ、４２
ａの離間距離を１.５Ｄ程度とする。この場合、一方の
磁極の近傍に突部３１が位置するとき、他方の磁極は突
部３１、３１の中間に位置するので、磁極４１ａ、４２
ａ近傍の双方の磁界が共に突部３１に引き付けられるこ
とが回避でき、確実に磁極４１ａ、４２ａの間の空間に
おける磁界を変化させることができる。このため、突部
３１の移動に伴って、磁気抵抗素子５にかかる磁界の方
向が大きく変化し、大きく変動する検出信号が得られる
ことになる。従って、回転センサ１における検出精度の
向上が図れることになる。The magnetic poles 41a, 42a for forming a magnetic field
Is preferably different from the formation interval of the projections 31 and 31. For example, as shown in FIG. 5, assuming that the interval between the projections 31, 31 is D, the magnetic poles 41 a, 42
The distance a is set to about 1.5D. In this case, when the projection 31 is located near one of the magnetic poles, the other magnetic pole is located in the middle of the projections 31 and 31, so that the magnetic poles 41a and 42
It can be avoided that both magnetic fields in the vicinity of “a” are attracted to the protrusion 31, and the magnetic field in the space between the magnetic poles 41 a and 42 a can be reliably changed. For this reason, the direction of the magnetic field applied to the magnetoresistive element 5 changes greatly with the movement of the protrusion 31, and a detection signal that fluctuates greatly is obtained. Therefore, the detection accuracy of the rotation sensor 1 can be improved.
【００２７】なお、磁界方向変化を検出する磁気検出手
段としては、人工格子膜５３を有する検出感度の高い磁
気抵抗素子５を用いることが望ましいが、強磁性体を用
いたＭＲ素子、半導体を用いたＭＲ素子、スピンバルブ
を用いたＧＭＲ素子などを用いる場合もある。As the magnetic detecting means for detecting a change in the direction of the magnetic field, it is desirable to use a magnetoresistive element 5 having an artificial lattice film 53 and a high detection sensitivity. In some cases, an MR element, a GMR element using a spin valve, or the like may be used.
【００２８】図６に演算回路の構成概略図を示す。図６
において、演算回路６は、磁気抵抗素子５から出力され
る検出信号に基づいて回転軸２の回転状態を演算する機
能を有する演算手段であり、例えば、定電流源５１、極
値検出用のコンパレータ５２及びマイコン５３により構
成される。定電流源５１は、磁気抵抗素子５の一方の端
子に接続されており、その磁気抵抗素子５に一定電流を
供給している。また、磁気抵抗素子５の他方の端子は、
演算回路６内で接地されている。コンパレータ５２は、
非反転端子（＋）に所定のしきい値が設定されており、
反転端子（−）には磁気抵抗素子５の他方の端子が接続
されて検出信号が入力されるようになっている。このよ
うな演算回路６に磁気抵抗素子５の検出信号が入力され
ると、コンパレータ５２から検出信号の極値に対応した
パルス信号が出力され、そのパルス信号はマイコン５３
に入力されることになる。FIG. 6 shows a schematic diagram of the configuration of the arithmetic circuit. FIG.
, The arithmetic circuit 6 is an arithmetic means having a function of calculating the rotation state of the rotary shaft 2 based on a detection signal output from the magnetoresistive element 5, for example, a constant current source 51, an extreme value detection comparator 52 and a microcomputer 53. The constant current source 51 is connected to one terminal of the magnetoresistive element 5 and supplies a constant current to the magnetoresistive element 5. The other terminal of the magnetoresistive element 5 is
Grounded in the arithmetic circuit 6. The comparator 52
A predetermined threshold value is set for the non-inverting terminal (+),
The other terminal of the magnetoresistive element 5 is connected to the inverting terminal (-) so that a detection signal is input. When the detection signal of the magnetoresistive element 5 is input to such an arithmetic circuit 6, a pulse signal corresponding to the extreme value of the detection signal is output from the comparator 52, and the pulse signal is output to the microcomputer 53.
Will be entered.
【００２９】図６において、マイコン５３は、コンパレ
ータ５２からの出力信号に基づいて回転軸２の回転状態
などを演算するものである。例えば、マイコン５３は、
コンパレータ５２の出力信号に基づき単位時間当りのパ
ルス入力数を計測し、そのパルス入力数により回転軸２
の回転速度の演算を行う。In FIG. 6, a microcomputer 53 calculates the rotation state of the rotary shaft 2 and the like based on the output signal from the comparator 52. For example, the microcomputer 53
The number of pulse inputs per unit time is measured based on the output signal of the comparator 52, and the rotation axis
Calculation of the rotation speed of.
【００３０】なお、回転センサ１における演算手段は、
このような演算回路６に限られるものではなく、磁気抵
抗素子５の検出信号に基づき回転軸２の回転状態が演算
できるものであれば、その他のものを用いてもよい。The operation means in the rotation sensor 1 is as follows.
The calculation circuit 6 is not limited to this, and any other circuit may be used as long as the rotation state of the rotation shaft 2 can be calculated based on the detection signal of the magnetoresistive element 5.
【００３１】次に、回転センサ１の使用方法及びその動
作について説明する。Next, a method of using the rotation sensor 1 and its operation will be described.
【００３２】図１に示すように、演算回路６により磁気
抵抗素子５に定電流を供給している状態において、回転
軸２が回転すると、それに伴ってロータ３も回転し始め
る。それと同時に、ロータ３の突部３１が移動して、磁
極４１ａ、４２ａ及び磁気抵抗素子５の前を順次通過し
ていく。このとき、磁極４１ａ、４２ａと移動する突部
３１との位置関係により、磁極４１ａ、４２ａが形成す
る磁界の状態が変化することになる。As shown in FIG. 1, when a constant current is supplied to the magnetoresistive element 5 by the arithmetic circuit 6, when the rotating shaft 2 rotates, the rotor 3 starts to rotate accordingly. At the same time, the protrusion 31 of the rotor 3 moves and sequentially passes before the magnetic poles 41a and 42a and the magnetoresistive element 5. At this time, the state of the magnetic field formed by the magnetic poles 41a and 42a changes depending on the positional relationship between the magnetic poles 41a and 42a and the moving protrusion 31.
【００３３】図７〜１０に、突部３１の移動による磁界
の変化状態を示す。また、図１１に、突部３１の移動に
対応した磁気抵抗素子５の検出信号Ｓを示す。なお、図
７〜１０において、説明の便宜上、基準となる突部３１
には印を付してある。7 to 10 show how the magnetic field changes due to the movement of the projection 31. FIG. FIG. 11 shows a detection signal S of the magnetoresistive element 5 corresponding to the movement of the protrusion 31. 7 to 10, for convenience of explanation, a projection 31 serving as a reference is used.
Is marked.
【００３４】図７において、ロータ３の突部３１のうち
の一つが磁極４１ａ、４２ａの中間に位置しているとき
には、磁極４１ａ、４２ａに対して突部３１が対称的に
存在しているので、磁極４１ａ、４２ａによる磁界の形
成状態は、磁気抵抗素子５を中心に左右対称な状態とな
る。このため、磁気抵抗素子５にかかる磁界Ｈは磁気抵
抗素子５の垂直方向の成分のみ（図７において、左右方
向の成分のみ）となり、磁気抵抗素子５の水平方向の成
分がゼロとなるため、磁気抵抗素子５の抵抗値は高くな
る。従って、図１１の時間ｔ1に示すように、磁気抵抗
素子５の検出信号の電圧値は高いものとなる。In FIG. 7, when one of the protrusions 31 of the rotor 3 is located in the middle of the magnetic poles 41a and 42a, the protrusion 31 exists symmetrically with respect to the magnetic poles 41a and 42a. The magnetic poles 41 a and 42 a form a magnetic field in a symmetrical manner with respect to the magnetoresistive element 5. For this reason, the magnetic field H applied to the magnetoresistive element 5 becomes only the component in the vertical direction of the magnetoresistive element 5 (only the component in the horizontal direction in FIG. 7), and the component in the horizontal direction of the magnetoresistive element 5 becomes zero. The resistance value of the magnetoresistive element 5 increases. Therefore, as shown at time t1 in FIG. 11, the voltage value of the detection signal of the magnetoresistive element 5 becomes high.
【００３５】そして、図８に示すように、回転軸２及び
ロータ３が回転して、突部３１がその形成間隔Ｄの四分
の一の距離だけ移動すると、突部３１が磁極４１ａ、４
２ａに対して磁極４１ａ側に片寄った状態で存在するこ
とになる。このため、磁極４１ａ、４２ａの磁界の形成
状態は、磁路となる突部３１側、即ち磁極４１ａ側に引
き寄せられる状態となる。このとき、磁気抵抗素子５に
かかる磁界Ｈは、磁気抵抗素子５の垂直方向の成分だけ
でなく、その水平成分（図８において、上下方向の成
分）も生ずるので、磁気抵抗素子５の抵抗値が低くな
る。従って、図１１の時間ｔ2に示すように、磁気抵抗
素子５の検出信号の電圧値は低いものとなる。Then, as shown in FIG. 8, when the rotating shaft 2 and the rotor 3 rotate and the protrusion 31 moves by a distance of a quarter of the formation interval D, the protrusion 31 moves to the magnetic poles 41a, 4a.
This means that the magnetic pole 2a is offset from the magnetic pole 41a toward the magnetic pole 2a. For this reason, the magnetic poles 41a and 42a form a magnetic field in a state where the magnetic poles 41a and 42a are drawn to the protrusion 31 side, that is, the magnetic pole 41a side. At this time, the magnetic field H applied to the magnetoresistive element 5 has not only a vertical component of the magnetoresistive element 5 but also a horizontal component thereof (a vertical component in FIG. 8). Becomes lower. Therefore, as shown at time t2 in FIG. 11, the voltage value of the detection signal of the magnetoresistive element 5 becomes low.
【００３６】そして、図９に示すように、回転軸２及び
ロータ３がさらに回転して、突部３１がその形成間隔Ｄ
の四分の一の距離だけ移動すると、突部３１、３１の中
間部分が磁極４１ａ、４２ａの中間に位置するので、磁
極４１ａ、４２ａに対して突部３１が対称的に存在し、
磁極４１ａ、４２ａによる磁界の形成状態は、磁気抵抗
素子５を中心に左右対称な状態となる。このため、磁気
抵抗素子５にかかる磁界Ｈは磁気抵抗素子５の垂直方向
の成分のみとなって、磁気抵抗素子５の水平方向の成分
がゼロとなり、磁気抵抗素子５の抵抗値は高くなる。従
って、図１１の時間ｔ3に示すように、磁気抵抗素子５
の検出信号の電圧値は高いものとなる。Then, as shown in FIG. 9, the rotating shaft 2 and the rotor 3 are further rotated, and the protrusions 31 are formed at intervals D.
When moved by a quarter of the distance, the middle part of the protrusions 31, 31 is located in the middle of the magnetic poles 41a, 42a, so the protrusion 31 exists symmetrically with respect to the magnetic poles 41a, 42a,
The state of formation of the magnetic field by the magnetic poles 41 a and 42 a is symmetric with respect to the magnetoresistive element 5. For this reason, the magnetic field H applied to the magnetoresistive element 5 has only the component in the vertical direction of the magnetoresistive element 5, the horizontal component of the magnetoresistive element 5 becomes zero, and the resistance value of the magnetoresistive element 5 increases. Therefore, as shown at time t3 in FIG.
Are high.
【００３７】そして、図１０に示すように、回転軸２及
びロータ３がさらに回転して、突部３１がその形成間隔
Ｄの四分の一の距離だけ移動すると、突部３１が磁極４
１ａ、４２ａに対して磁極４２ａ側に片寄った状態で存
在することになる。このため、磁極４１ａ、４２ａの磁
界の形成状態は、磁路となる突部３１側、即ち磁極４２
ａ側に引き寄せられる状態となる。このとき、磁気抵抗
素子５にかかる磁界Ｈは、磁気抵抗素子５の垂直方向の
成分だけでなく、その水平成分（図１０において、上下
方向の成分）も生ずるので、磁気抵抗素子５の抵抗値が
低くなる。従って、図１１の時間ｔ4に示すように、磁
気抵抗素子５の検出信号の電圧値は低いものとなる。As shown in FIG. 10, when the rotating shaft 2 and the rotor 3 are further rotated and the protrusion 31 moves by a distance of a quarter of the formation interval D, the protrusion 31
It is present in a state where the magnetic poles 1a and 42a are shifted to the magnetic pole 42a side. For this reason, the magnetic poles 41a and 42a form a magnetic field in a state where the magnetic poles 42a and 42b are adjacent to each other.
The state is drawn to the a side. At this time, the magnetic field H applied to the magnetoresistive element 5 has not only a vertical component of the magnetoresistive element 5 but also a horizontal component thereof (a vertical component in FIG. 10). Becomes lower. Therefore, as shown at time t4 in FIG. 11, the voltage value of the detection signal of the magnetoresistive element 5 becomes low.
【００３８】そして、更に回転軸２及びロータ３が回転
して、突部３１がその形成間隔Ｄの四分の一の距離だけ
移動すると、各突部３１がそれらの形成間隔Ｄだけ移動
したことになり、図７に示した状態に戻る。このため、
ロータ３の突部３１のうちの一つが磁極４１ａ、４２ａ
の中間に位置し、前述と同様に、磁気抵抗素子５にかか
る磁界Ｈは磁気抵抗素子５の垂直方向の成分のみとな
り、磁気抵抗素子５の抵抗値が高くなる。従って、図１
１の時間ｔ1´示すように、磁気抵抗素子５の検出信号
の電圧値は高いものとなる。When the rotating shaft 2 and the rotor 3 further rotate and the protrusions 31 move by a quarter of the formation interval D, each protrusion 31 moves by the formation interval D. , And returns to the state shown in FIG. For this reason,
One of the protrusions 31 of the rotor 3 has magnetic poles 41a and 42a.
As described above, the magnetic field H applied to the magnetoresistive element 5 is only a component in the vertical direction of the magnetoresistive element 5, and the resistance value of the magnetoresistive element 5 increases. Therefore, FIG.
As shown at time t1 'of 1, the voltage value of the detection signal of the magnetoresistive element 5 becomes high.
【００３９】このように、ロータ３の突部３１がその形
成間隔Ｄだけ移動する間（図１１の時間ｔ1〜ｔ1´の
間）に、即ち突部３１の一周期分の移動の間に、磁気抵
抗素子５にかかる磁界Ｈの方向の変化に対応して磁気抵
抗素子５の検出信号Ｓに二つの極値が現れることにな
る。つまり、磁気抵抗素子５の前を通過する突部３１の
通過する回数に対して、二倍の極値を有する検出信号が
得られることになる。As described above, while the protrusion 31 of the rotor 3 moves by the formation interval D (time t1 to t1 'in FIG. 11), that is, during the movement of one period of the protrusion 31, Two extreme values appear in the detection signal S of the magnetoresistive element 5 corresponding to the change in the direction of the magnetic field H applied to the magnetoresistive element 5. In other words, a detection signal having an extreme value twice as many as the number of times the protrusion 31 passes before the magnetoresistive element 5 is obtained.
【００４０】そして、この磁気抵抗素子５の検出信号
は、演算回路５に入力され、その極値に対応したパルス
信号とされ、そのパルス信号に基づいて回転軸２の回転
状態が演算される。例えば、磁気抵抗素子５の検出信号
は、コンパレータ５２に入力されて極値に対応したパル
ス信号とされ、このパルス信号がマイコン５３に入力さ
れる。マイコン５３では、パルス信号に基づき単位時間
当りのパルス入力数を計測し、そのパルス入力数により
回転軸２の回転速度を算出する。The detection signal of the magnetoresistive element 5 is input to the arithmetic circuit 5 and is converted into a pulse signal corresponding to the extreme value, and the rotation state of the rotary shaft 2 is calculated based on the pulse signal. For example, a detection signal of the magnetoresistive element 5 is input to the comparator 52 to be a pulse signal corresponding to an extreme value, and the pulse signal is input to the microcomputer 53. The microcomputer 53 measures the number of pulse inputs per unit time based on the pulse signal, and calculates the rotation speed of the rotating shaft 2 based on the number of pulse inputs.
【００４１】以上のように、本実施形態に係る回転セン
サ１によれば、被検出体である回転軸２の回転時におい
て、磁気抵抗素子５の前を突部３１が通過する回数に対
して二倍の数の極値を有する検出信号が磁気抵抗素子５
から出力される。この検出信号に基づき演算することに
より、被検出体である回転軸２における高い検出精度の
回転速度情報が得られる。As described above, according to the rotation sensor 1 according to the present embodiment, the number of times that the projection 31 passes in front of the magnetoresistive element 5 during rotation of the rotating shaft 2 which is the object to be detected. The detection signal having twice the number of extreme values is generated by the magnetoresistive element 5
Output from By calculating based on this detection signal, rotation speed information with high detection accuracy on the rotating shaft 2 as the object to be detected can be obtained.
【００４２】また、磁気検出手段として磁気抵抗素子５
を用いることにより、その磁気抵抗素子５から回転軸２
の回転速度に依存することなく検出信号が確実に得られ
る。このため、回転軸２が低速又は高速で回転する場合
などでも、回転軸２の回転方向が確実に検出できる。Further, as the magnetic detecting means, the magnetoresistive element 5 is used.
Is used to move the rotating shaft 2 from the magnetoresistive element 5.
The detection signal can be reliably obtained without depending on the rotation speed of. Therefore, even when the rotating shaft 2 rotates at a low speed or a high speed, the rotating direction of the rotating shaft 2 can be reliably detected.
【００４３】更に、磁気検出手段として強磁性体と非磁
性体を交互に積層させた人工格子膜５３を有する磁気抵
抗素子５を用いることにより、微弱な磁界変化を検出す
ることが可能となる。このため、磁気抵抗素子５をロー
タ３に極度に接近させて配置する必要がない。従って、
磁気抵抗素子５及びロータ３を構成する部品について精
密な寸法精度が要求されず、磁気抵抗素子５及びロータ
３の部品コストの低減が図れる。また、それら磁気抵抗
素子５及びロータ３の配設作業が容易となり、製造性に
優れたものとなる。Further, by using the magnetoresistive element 5 having the artificial lattice film 53 in which a ferromagnetic material and a non-magnetic material are alternately laminated as the magnetic detecting means, it is possible to detect a weak magnetic field change. Therefore, it is not necessary to arrange the magnetoresistive element 5 extremely close to the rotor 3. Therefore,
Precise dimensional accuracy is not required for the components constituting the magnetoresistive element 5 and the rotor 3, and the cost of the components of the magnetoresistive element 5 and the rotor 3 can be reduced. In addition, the work of disposing the magnetoresistive element 5 and the rotor 3 is facilitated, and the manufacturability is excellent.
【００４４】（第二実施形態）次に、第二実施形態に係
る回転センサについて説明する。(Second Embodiment) Next, a rotation sensor according to a second embodiment will be described.
【００４５】第一実施形態に係る回転センサ１にあって
は、磁界形成手段として二つの磁石４１、４２を独立し
て用いるものであったが、その他の形態とする場合もあ
る。すなわち、本実施形態に係る回転センサ１ａ〜１ｃ
は、磁界形成手段として、二つの磁石４１、４２をヨー
ク４３で連結したもの、単一の磁石４３又は磁石４４を
用いたものである。なお、回転センサ１ａ〜１ｃにおい
て、突部３１を形成したロータ３、磁気検出手段である
磁気抵抗素子５、演算手段である演算回路５については
同様なものを用いることができる。In the rotation sensor 1 according to the first embodiment, the two magnets 41 and 42 are independently used as the magnetic field forming means, but other forms may be used. That is, the rotation sensors 1a to 1c according to the present embodiment
Uses two magnets 41 and 42 connected by a yoke 43, a single magnet 43 or a single magnet 44 as a magnetic field forming means. In the rotation sensors 1a to 1c, the same components can be used for the rotor 3 having the projections 31, the magnetoresistive element 5 as the magnetic detecting means, and the arithmetic circuit 5 as the arithmetic means.
【００４６】図１２〜図１４に本実施形態に係る回転セ
ンサ１ａ〜１ｃにおける磁界形成手段を示す。図１２に
おいて、回転センサ１ａのおける磁界形成手段は、磁石
４１のＳ極と磁石４２のＮ極を磁性体などからなるヨー
ク４３より連結して構成されている。このような回転セ
ンサ１ａであっても、第一実施形態の回転センサ１と同
様な作用効果が得られる。FIGS. 12 to 14 show magnetic field forming means in the rotation sensors 1a to 1c according to the present embodiment. In FIG. 12, the magnetic field forming means in the rotation sensor 1a is configured by connecting the S pole of the magnet 41 and the N pole of the magnet 42 by a yoke 43 made of a magnetic material or the like. Even with such a rotation sensor 1a, the same operation and effect as those of the rotation sensor 1 of the first embodiment can be obtained.
【００４７】図１３において、回転センサ１ｂのおける
磁界形成手段は、馬蹄形の磁石４４により構成されてお
り、その磁石４４におけるＮ、Ｓの磁極４４ａ、４４ｂ
が突部３１側に向けて配置されている。このような回転
センサ１ｂによれば、第一実施形態の回転センサ１と同
様な作用効果に加え、構成部品の削減が図れるという効
果を奏する。In FIG. 13, the magnetic field forming means in the rotation sensor 1b is constituted by a horseshoe-shaped magnet 44, and the N and S magnetic poles 44a and 44b of the magnet 44 are provided.
Are arranged toward the protrusion 31 side. According to such a rotation sensor 1b, in addition to the same operation and effect as the rotation sensor 1 of the first embodiment, there is an effect that the number of components can be reduced.
【００４８】図１４において、回転センサ１ｃのおける
磁界形成手段は、ロータ３の突部３１の移動方向（図１
４では左右方向）に沿って磁石４５が配されており、こ
の磁石４５のＮ極にヨーク４６が連結され、磁石４５の
Ｓ極にヨーク４７が連結された構成となっている。そし
て、各ヨーク４６、４７の端部は、突部３１側に向けら
れ磁界を形成する磁極として機能する。このような回転
センサ１ｃによれば、第一実施形態の回転センサ１と同
様な作用効果に加え、磁石の設置数の削減が図れるとい
う効果を奏する。In FIG. 14, the magnetic field forming means of the rotation sensor 1c is provided in the direction of movement of the projection 31 of the rotor 3 (FIG. 1).
4, the magnet 45 is arranged along the left and right directions. The yoke 46 is connected to the N pole of the magnet 45, and the yoke 47 is connected to the S pole of the magnet 45. The ends of the yokes 46 and 47 are directed toward the protrusion 31 and function as magnetic poles that form a magnetic field. According to such a rotation sensor 1c, in addition to the same operation and effect as the rotation sensor 1 of the first embodiment, there is an effect that the number of magnets to be installed can be reduced.
【００４９】（第三実施形態）次に、第三実施形態に係
る回転センサについて説明する。(Third Embodiment) Next, a rotation sensor according to a third embodiment will be described.
【００５０】第一実施形態、第二実施形態に係る回転セ
ンサにあっては、磁界形成手段により形成される磁界が
垂直方向となるように磁気抵抗素子５を配置したもので
あったが、そのようなものに限られるものではなく、そ
の磁界が磁気抵抗素子５の水平方向となるように磁気抵
抗素子５が設置されていてもよい。In the rotation sensors according to the first and second embodiments, the magnetoresistive element 5 is arranged so that the magnetic field formed by the magnetic field forming means is in the vertical direction. The present invention is not limited to this, and the magnetoresistive element 5 may be provided so that the magnetic field is in the horizontal direction of the magnetoresistive element 5.
【００５１】図１５に本実施形態に係る回転センサ１ｄ
の説明図を示す。回転センサ１ｄは、磁気抵抗素子５の
水平方向（図１５では左右方向）に方向変化を検知すべ
き磁界が形成されるものである。このような回転センサ
１ｄであっても、磁気抵抗素子５が垂直方向に対しても
検知感度をもっているため、第一実施形態の回転センサ
１と同様にして、被検出体である回転軸２の回転時にお
いて、磁気抵抗素子５の前を突部３１が通過する回数に
対して二倍の数の極値を有する検出信号が得られる。こ
のため、その検出信号に基づいて、高い検出精度をもっ
て回転軸２の回転速度を検出できる。FIG. 15 shows a rotation sensor 1d according to this embodiment.
FIG. The rotation sensor 1d forms a magnetic field for detecting a change in direction in the horizontal direction (the horizontal direction in FIG. 15) of the magnetoresistive element 5. Even in the case of such a rotation sensor 1d, since the magnetoresistive element 5 has a detection sensitivity also in the vertical direction, the rotation sensor 2 of the rotation target 2 as the object to be detected is similar to the rotation sensor 1 of the first embodiment. At the time of rotation, a detection signal having an extreme value twice as many as the number of times the protrusion 31 passes in front of the magnetoresistive element 5 is obtained. Therefore, the rotation speed of the rotating shaft 2 can be detected with high detection accuracy based on the detection signal.
【００５２】また、回転センサ１ｄの磁気検出手段とし
て、磁気インピーダンス素子（ＭＩ素子）を用いれば、
非常に高い検出精度が得られる。すなわち、磁気インピ
ーダンス素子は、磁界の強さ−出力特性においてゼロ磁
界を挟んで左右に一つずつ出力ピークをもっている。つ
まり、出力ピーク方向を二方向有している。このため、
回転軸２の回転時における突部３１の移動により、その
二つの出力ピーク方向を含む範囲で磁界を変化させるこ
とにより、磁気検出手段から突部２の通過回数に対して
四倍の数の極値を有する検出信号が得られることにな
る。従って、このような検出信号に基づき非常に高い精
度にて被検出体の回転状態の検出が行える。When a magnetic impedance element (MI element) is used as the magnetic detection means of the rotation sensor 1d,
Very high detection accuracy is obtained. That is, the magneto-impedance element has one output peak on each of the left and right sides of the zero magnetic field in the magnetic field strength-output characteristics. That is, there are two output peak directions. For this reason,
By moving the protrusion 31 during rotation of the rotating shaft 2, the magnetic field is changed within a range including the two output peak directions. A detection signal having a value will be obtained. Therefore, based on such a detection signal, the rotation state of the detected object can be detected with extremely high accuracy.
【００５３】（第四実施形態）次に、第四実施形態に係
る回転センサについて説明する。(Fourth Embodiment) Next, a rotation sensor according to a fourth embodiment will be described.
【００５４】第一実施形態〜第三実施形態に係る回転セ
ンサにあっては、ロータ３から磁性部材である突部３１
が突設されたものであったが、回転センサの磁性部材と
しては突部３１のような突出体に限られるものではな
く、ロータ３の表面を凹設し、また開設することにより
設けられるものであってもよい。In the rotation sensors according to the first to third embodiments, the protrusions 31 which are magnetic members
However, the magnetic member of the rotation sensor is not limited to a protrusion such as the protrusion 31, but is provided by recessing and opening the surface of the rotor 3. It may be.
【００５５】図１６に本実施形態に係る回転センサ１ｅ
の説明図を示す。図１６において、回転センサ１ｅは、
前述の回転センサ１において突部３１を有するロータ３
をロータ３ｅに代えたものである。ロータ３ｅは、周面
に複数の孔３２を周方向に沿って配列して開口した筒状
体であって、磁性体により構成されている。孔３２、３
２の間には、磁性体によりなる仕切部３３が形成され、
この仕切部３３が磁極４１ａ、４２ａにより形成される
磁界に変化を与える磁性部材として機能する。このよう
な回転センサ１ｅによれば、被検出体の回転に伴いロー
タ３ａが回転し、磁極４１ａ、４２ａにより形成される
磁界が仕切部３３の移動により変化することになる。こ
のため、この磁界変化を受けて磁気抵抗素子５から仕切
部３３の通過回数の倍の極値を含む検出信号が出力され
る。従って、この検出信号に基づいて、被検出体の回転
状態を検出すれば、第一実施形態〜第三実施形態の回転
センサと同様な作用効果が得られる。FIG. 16 shows a rotation sensor 1e according to this embodiment.
FIG. In FIG. 16, the rotation sensor 1e is
The rotor 3 having the protrusion 31 in the rotation sensor 1 described above.
Is replaced by a rotor 3e. The rotor 3e is a cylindrical body having a plurality of holes 32 arranged in the circumferential surface along the circumferential direction and opened, and is made of a magnetic material. Holes 32, 3
A partition 33 made of a magnetic material is formed between the two.
The partition 33 functions as a magnetic member that changes the magnetic field formed by the magnetic poles 41a and 42a. According to such a rotation sensor 1e, the rotor 3a rotates with the rotation of the object to be detected, and the magnetic field formed by the magnetic poles 41a and 42a changes due to the movement of the partition 33. Therefore, in response to this magnetic field change, a detection signal including an extreme value that is twice the number of times of passage through the partition 33 is output from the magnetoresistive element 5. Therefore, if the rotation state of the detected object is detected based on this detection signal, the same operation and effect as those of the rotation sensors of the first to third embodiments can be obtained.
【００５６】なお、本実施形態に係る回転センサ１ｅに
おいて、磁界を変化させる磁性部材としては、ロータ３
ｅの周面の孔３２、３２間に形成される仕切部３３に限
られるものではなく、被検出体及びロータ３ｅの回転に
応じて磁界を周期的に状態変化させるものであれば、ロ
ータ３ｅの外周面又は内周面に設けられた凹部の間に形
成される仕切部などその他のものであってもよい。In the rotation sensor 1e according to the present embodiment, the magnetic member for changing the magnetic field includes the rotor 3
e is not limited to the partition 33 formed between the holes 32, 32 on the peripheral surface of the rotor e. If the magnetic field changes state periodically in accordance with the rotation of the object to be detected and the rotor 3e, the rotor 3e Other parts, such as a partition formed between concave portions provided on the outer peripheral surface or the inner peripheral surface, may be used.
【００５７】（その他の実施形態）前述の各実施形態に
おいて、回転センサにおける磁石の配置方法、ロータの
形状等について説明したが、本発明はそれらのものに限
定されるものではない。すなわち、本発明に係る回転セ
ンサは、その動作原理を考慮すると、突部３１又は仕切
部３３など磁性部材のうちの一つが磁気抵抗素子５など
の磁気検出手段の前を通過する間に出力ピーク方向を跨
いで方向が変化する磁界が磁気検出手段に印加されれ
ば、磁気検出手段の検出信号において磁性部材の通過回
数の倍のピークが得られ、そのピークに基づき被検出体
の回転検出精度の向上が図れる。これは、磁石の配置の
方法、ロータの形状などによらず、その他の種々の態様
により実現できるものである。(Other Embodiments) In the above embodiments, the method of arranging the magnets in the rotation sensor, the shape of the rotor, and the like have been described. However, the present invention is not limited to these. That is, in consideration of the operation principle, the rotation sensor according to the present invention has an output peak while one of the magnetic members such as the protrusion 31 or the partition 33 passes in front of the magnetic detection means such as the magnetoresistive element 5. If a magnetic field that changes direction across the direction is applied to the magnetic detecting means, a peak twice as many as the number of times of passage of the magnetic member is obtained in the detection signal of the magnetic detecting means, and the rotation detection accuracy of the object to be detected is based on the peak. Can be improved. This can be realized by other various modes regardless of the arrangement method of the magnets, the shape of the rotor, and the like.
【００５８】[0058]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような効果が得られる。As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
【００５９】被検出体の回転に伴う磁界変化の方向を検
知することにより、被検出体の回転速度などの回転状態
の検出において検出精度の向上が図れる。By detecting the direction of the magnetic field change accompanying the rotation of the object to be detected, detection accuracy can be improved in detecting the rotational state such as the rotation speed of the object to be detected.
【００６０】また、磁気検出手段として磁気抵抗素子を
用いれば、出力される検出信号が被検出体の回転速度に
依存することなく被検出体の回転に応じた出力値とな
る。このため、被検出体の低速回転時においても、被検
出体の回転状態を確実に検出することができる。Further, if a magnetoresistive element is used as the magnetic detecting means, the output detection signal becomes an output value corresponding to the rotation of the detection object without depending on the rotation speed of the detection object. For this reason, even when the detected object rotates at a low speed, the rotational state of the detected object can be reliably detected.
【００６１】また、磁気検出手段として強磁性体と非磁
性体を交互に積層させた人工格子を有する磁気抵抗素子
を用いれば、検出感度を高めることができる。このた
め、磁気検出手段を磁界発生手段に極度に接近させて配
置する必要がない。従って、磁界発生手段及び磁気検出
手段を構成する部品について精密な寸法精度が要求され
ず、磁界発生手段及び磁気検出手段の部品コストが低減
でき、また、その製造が容易なものとなる。Further, if a magnetoresistive element having an artificial lattice in which ferromagnetic materials and non-magnetic materials are alternately stacked is used as the magnetic detection means, the detection sensitivity can be increased. For this reason, it is not necessary to arrange the magnetism detecting means extremely close to the magnetic field generating means. Therefore, precise dimensional accuracy is not required for the components constituting the magnetic field generating means and the magnetic detecting means, and the cost of the components of the magnetic field generating means and the magnetic detecting means can be reduced, and the manufacture thereof is easy.
【図１】回転センサの構成概略図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a rotation sensor.
【図２】磁気抵抗素子の構造説明図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the structure of a magnetoresistive element.
【図３】磁気抵抗素子の磁界検出機能の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a magnetic field detection function of a magnetoresistive element.
【図４】磁気抵抗素子の特性説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of characteristics of a magnetoresistive element.
【図５】磁気抵抗素子の設置状態の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of an installation state of a magnetoresistive element.
【図６】演算回路の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of an arithmetic circuit.
【図７】回転センサの動作説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of an operation of the rotation sensor.
【図８】回転センサの動作説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of the operation of the rotation sensor.
【図９】回転センサの動作説明図である。FIG. 9 is a diagram illustrating the operation of the rotation sensor.
【図１０】回転センサの動作説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of the operation of the rotation sensor.
【図１１】磁気抵抗素子の検出信号の説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of a detection signal of a magnetoresistive element.
【図１２】第二実施形態に係る回転センサの説明図であ
る。FIG. 12 is an explanatory diagram of a rotation sensor according to a second embodiment.
【図１３】第二実施形態に係る回転センサの説明図であ
る。FIG. 13 is an explanatory diagram of a rotation sensor according to a second embodiment.
【図１４】第二実施形態に係る回転センサの説明図であ
る。FIG. 14 is an explanatory diagram of a rotation sensor according to a second embodiment.
【図１５】第三実施形態に係る回転センサの説明図であ
る。FIG. 15 is an explanatory diagram of a rotation sensor according to a third embodiment.
【図１６】第四実施形態に係る回転センサの説明図であ
る。FIG. 16 is an explanatory diagram of a rotation sensor according to a fourth embodiment.
１…回転センサ、２…回転軸、３…ロータ、４１…磁
石、４１ａ…磁極、４２…磁石、４２ａ…磁極、５…磁
気抵抗素子、６…演算回路DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotation sensor, 2 ... Rotation axis, 3 ... Rotor, 41 ... Magnet, 41a ... Magnetic pole, 42 ... Magnet, 42a ... Magnetic pole, 5 ... Magnetic resistance element, 6 ... Operation circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01P 3/488 G01D 5/245 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01P 3/488 G01D 5/245
Claims (4)
し、その磁極により磁界を形成する磁界形成手段と、 所定の間隔で複数配列され、被検出体の回転に伴い前記
磁界の方向に沿って移動し前記磁界の方向を変化させる
複数の磁性部材と、 前記複数の磁性部材のうち一の磁性部材の移動による前
記磁界の方向の変化範囲内に出力ピーク方向を向けて配
置され、前記磁界の変化に対応した検出信号を出力する
磁気検出手段と、 前記検出信号に基づいて前記被検出体の回転状態を演算
する演算手段と、を備えて構成され、 前記磁界が一周期変化する間に、前記磁界の方向が前記
磁気検出手段の出力ピーク方向と少なくとも二度一致す
ること、 を特徴とする回転センサ。1. A magnetic field forming means having two magnetic poles arranged at a predetermined distance from each other and forming a magnetic field by the magnetic poles, a plurality of magnetic field forming means being arranged at a predetermined interval, and a direction of the magnetic field along with the rotation of the object to be detected A plurality of magnetic members that move along and change the direction of the magnetic field, and are arranged so that the output peak direction is directed within a change range of the direction of the magnetic field due to movement of one of the plurality of magnetic members; A magnetic detection unit that outputs a detection signal corresponding to the change in the magnetic field; and a calculation unit that calculates a rotation state of the detection target based on the detection signal, wherein the magnetic field changes by one cycle. Wherein the direction of the magnetic field coincides with the output peak direction of the magnetic detection means at least twice.
る間隔で形成されていることを特徴とする請求項１に記
載の回転センサ。2. The rotation sensor according to claim 1, wherein the magnetic members are formed at intervals different from a distance between the magnetic poles.
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転センサ。3. The rotation sensor according to claim 1, wherein the magnetic detection unit is a magnetoresistive element.
を交互に積層させた人工格子を有する磁気抵抗素子であ
ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の回
転センサ。4. The rotation sensor according to claim 1, wherein said magnetic detecting means is a magnetoresistive element having an artificial lattice in which a ferromagnetic material and a nonmagnetic material are alternately stacked. .
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