CN103221790B - 旋转角度检测装置 - Google Patents

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Abstract

旋转角度检测装置用于对在外周具有磁化间距为λ的多极磁图案的旋转鼓进行旋转角度的检测，其具有用于检测所述多极磁图案的检测轨道，所述检测轨道具有：第1检测元件组，其配置在第1基准电位和输出端子之间，具有多个第1磁阻元件，在将所述多极磁图案的检测信号的基波成分中重叠的多个高次谐波成分中要去除的高次谐波成分的次数设为n时，该多个第1磁阻元件以λ/（2n）的间隔配置；第2检测元件组，其配置在所述输出端子和第2基准电位之间，具有以λ/（2n）的间隔配置的多个第2磁阻元件；多个第1哑磁阻元件，它们配置在所述多个第1磁阻元件之间；以及多个第2哑磁阻元件，它们配置在所述多个第2磁阻元件之间，所述多个第1磁阻元件及所述多个第1哑磁阻元件中彼此相邻的磁阻元件的间隔彼此均等，所述多个第2磁阻元件及所述多个第2哑磁阻元件中彼此相邻的磁阻元件的间隔彼此均等。

Description

旋转角度检测装置
技术领域
本发明涉及一种旋转角度检测装置。
背景技术
通常的磁式旋转角度检测器，使用由磁传感器对旋转鼓的多极磁图案所生成的磁场进行检测得到的结果，对旋转鼓的旋转角度进行检测，作为经由轴部与旋转鼓连结的电动机等的旋转体的旋转角度，其中，上述旋转鼓的多极磁图案是在旋转鼓的外周以磁化间距λ交替磁化形成N极/S极。在磁传感器中使用AMR元件等磁阻效应元件(MR元件)，该磁传感器使用的是AMR元件的电阻随着磁场变化而变化这一性质。在磁传感器中，由MR元件对旋转鼓旋转而产生的磁场变化进行检测，基于由此得到的正弦波状的检测信号，对旋转鼓的旋转角度进行检测。
更具体地说，磁传感器构成为，通过将MR元件以阵列状排列，从而输出相位错开90度的正弦波(A相)的检测信号及余弦波(B相)的检测信号。接受上述来自磁传感器的检测信号的后段运算装置，通过进行A相检测信号和B相检测信号的反正切运算，从而计算旋转鼓的旋转角度。
通常，在从磁通量密度的波形变换为MR元件的检测信号(MR波形)时，必然会在该MR波形中重叠有高次谐波失真。其理由是，用于从磁通量密度变换为MR元件的检测信号(电阻变化率)的MR特性曲线，形成以磁通量密度为零的位置为极小点的2次函数形状，此外，在(偏离2次函数形状的)与拐点相比较大的磁场(磁通量密度)下，其输出达到饱和，MR波形接近于矩形。
在专利文献1中记载有下述结构，即，在对以间距λ记录有磁信号的旋转鼓的位置进行检测的磁传感器中，配置有多个其他的MR元件，它们与1个MR元件相距λ/10、λ/6、λ/6+λ/10。由此，根据专利文献1，通过由后段的差动放大器将上述4个MR元件的输出信号加在一起，从而能够从磁传感器的输出信号中消除5次及3次谐波，能够消除由于MR元件饱和而产生的磁传感器输出信号中的波形失真。
专利文献1：日本特许第2529960号公报
发明内容
在专利文献1记载的磁传感器中，如上所述，为了将3次失真和5次失真这两者去除，必须按照将以用于去除5次失真的位置关系(λ/10的间距)排列的MR元件对，进一步按照以用于去除3次失真的位置关系(λ/6的间距)配置的规则(以下称为波形失真去除规则)，配置各MR元件。即，在专利文献1记载的磁传感器中，为了高效去除3次失真和5次失真，而必须将各MR元件配置在与1个MR元件相距0、λ/10、λ/6、λ/6+λ/10的4个位置处。
另一方面，已知各MR元件由强磁性薄膜形成，其自身会对来自旋转鼓的磁场进行集磁。由此，如果按照波形失真去除规则配置各MR元件，则这些MR元件的配置间隔必然为不等间隔。即，在专利文献1记载的磁传感器中，由于MR集磁效果的波动而产生磁通量密度的空间变形，因此，具有下述倾向，即，在以用于去除5次失真的位置关系排列的MR元件对的信号之间产生不均衡，并且，在以用于去除3次失真的位置关系排列的MR元件对的信号之间产生不均衡。由此，可能会降低磁传感器(旋转角度检测装置)输出信号中的波形失真的去除精度。
本发明是鉴于上述课题而提出的，其目的在于得到一种能够提高旋转角度检测装置针对检测信号中的波形失真的去除精度的旋转角度检测装置。
为了解决上述课题、实现目的，本发明的一个方式所涉及的旋转角度检测装置对在外周具有磁化间距为λ的多极磁图案的旋转鼓进行旋转角度的检测，所述旋转角度检测装置的特征在于，具有用于检测所述多极磁图案的检测轨道，所述检测轨道具有：第1检测元件组，其配置在第1基准电位和输出端子之间，具有多个第1磁阻元件，在将所述多极磁图案的检测信号的基波成分中重叠的多个高次谐波成分中要去除的高次谐波成分的次数设为n时，该多个第1磁阻元件以λ/(2n)的间隔配置；第2检测元件组，其配置在所述输出端子和第2基准电位之间，具有以λ/(2n)的间隔配置的多个第2磁阻元件；多个第1哑(dummy)磁阻元件，它们配置在所述多个第1磁阻元件之间；以及多个第2哑磁阻元件，他们配置在所述多个第2磁阻元件之间，所述多个第1磁阻元件及所述多个第1哑磁阻元件中彼此相邻的磁阻元件的间隔彼此均等，所述多个第2磁阻元件及所述多个第2哑磁阻元件中彼此相邻的磁阻元件的间隔彼此均等。
发明的效果
根据本发明，能够使多个第1磁阻元件及多个第1哑磁阻元件的集磁效果均等，能够使多个第1磁阻元件附近的磁通量密度的空间分布均匀。另外，能够使多个第2磁阻元件及多个第2哑磁阻元件的集磁效果均等，能够使多个第2磁阻元件附近的磁通量密度的空间分布均匀。由此，能够提高旋转角度检测装置针对检测信号中的波形失真的去除精度。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的旋转角度检测装置的结构的图。
图2是表示实施方式1中的磁传感器的结构的图。
图3是表示实施方式1中的检测轨道的结构的图。
图4是表示实施方式1的效果的图。
图5是表示实施方式2中的检测轨道的结构的图。
图6是表示实施方式3中的检测轨道的结构的图。
图7是表示实施方式4中的磁传感器的结构的图。
图8是表示对比例中的磁传感器的结构的图。
图9是表示对比例中的检测轨道的结构的图。
具体实施方式
下面，基于附图，对本发明所涉及的旋转角度检测装置的实施方式详细地进行说明。此外，本发明不限定于本实施方式。
实施方式1
使用图1及图2，对实施方式1所涉及的旋转角度检测装置30进行说明。图1是表示实施方式1所涉及的旋转角度检测装置30的概略结构的图。图2是表示实施方式1中的磁传感器10的结构的图。
旋转角度检测装置30如图1所示，对旋转鼓1的旋转角度进行检测。旋转鼓1在其外周分别具有多极磁图案3和磁图案4。关于多极磁图案3，以磁化间距λ交替重复磁化形成N极、S极。磁图案4在1个位置磁化形成，以用于表示旋转鼓1在周方向上的原点。
旋转角度检测装置30具有磁传感器10及旋转角度运算部20。磁传感器10以与旋转鼓1的外周相对的方式配置。磁传感器10对旋转鼓1旋转时接受到的磁场的变化进行检测，并将其检测结果输出至旋转角度运算部20。旋转角度运算部20基于磁传感器10的检测结果，计算旋转鼓1的旋转角度。
具体地说，如图2所示，磁传感器10具有基板11、A相检测轨道12、B相检测轨道(第2检测轨道)13、及Z相检测轨道14。
基板11配置在磁传感器10中与旋转鼓1的外周相对的位置，形成与旋转鼓1的外周相对的面。基板11例如为矩形状。基板11例如由以玻璃为主要成分的材料形成。
A相检测轨道12配置在基板11上(与旋转鼓1的外周相对的面上)的与多极磁图案3相对的位置处。A相检测轨道12对多极磁图案3进行检测。
即，A相检测轨道12具有多个磁阻元件MR11至MR24，将旋转鼓1旋转时从多极磁图案3接受到的磁场的变化变换为磁阻元件MR11至MR24的电阻变化而进行检测。A相检测轨道12将其检测结果(与磁阻元件MR11至MR24的电阻变化相对应的电压)作为A相(正弦波)的检测信号(sinθ)而输出至旋转角度运算部20。
B相检测轨道13配置在沿垂直于旋转鼓1的周方向而与A相检测轨道12错开的位置处，位于基板11上(与旋转鼓1的外周相对的面上)的与多极磁图案3相对的位置处。B相检测轨道13相对于A相检测轨道12以λ/4的相位差对多极磁图案3进行检测。
即，B相检测轨道13具有多个磁阻元件MR11至MR24，将旋转鼓1旋转时从多极磁图案3(相对于A相检测轨道12以λ/4的相位差)接受到的磁场的变化变换为磁阻元件MR11至MR24的电阻变化而进行检测。B相检测轨道13将其检测结果(与磁阻元件MR11至MR24的电阻变化相对应的电压)作为B相(余弦波)的检测信号(cosθ)而输出至旋转角度运算部20。
Z相检测轨道14配置在沿垂直于旋转鼓1的周方向而与A相检测轨道12及B相检测轨道13错开的位置处，位于基板11上(与旋转鼓1的外周相对的面上)的与磁图案4相对的位置处。Z相检测轨道14对磁图案4进行检测。即，Z相检测轨道14对旋转鼓1旋转时从磁图案4接受到的磁场的变化进行检测，将检测结果作为Z相(原点位置)的检测信号而输出至旋转角度运算部20。
接收到上述信号的旋转角度运算部20，将Z相检测信号表示的位置设为原点，通过
θ＝tan-1((sinθ)/(cosθ))…式1
计算旋转鼓1的旋转角度θ。
在这里，作为A相检测轨道12和B相检测轨道13，它们在旋转鼓1的周方向上的宽度及位置均等。具体地说，A相检测轨道12和B相检测轨道13均具有由虚线包围的共通图案，共通图案在旋转鼓1的周方向上的位置错开λ/4。并且，相对于A相检测轨道12中的共通图案，在图中右侧配置有哑磁阻元件D701至D715，相对于B相检测轨道13中的共通图案，在图中左侧配置有哑磁阻元件D601至D615。由此，作为A相检测轨道12和B相检测轨道13，它们在旋转鼓1的周方向上的宽度及位置均等。
下面，使用图3，对A相检测轨道12和B相检测轨道13的共通图案的结构进行说明。图3是表示A相检测轨道12或B相检测轨道13中的共通图案的结构的图。
如图3所示，共通图案具有检测元件组(第1检测元件组)MR1、检测元件组(第2检测元件组)MR2、哑元件组D1、及哑元件组D2。
检测元件组MR1配置在电源电位(第1基准电位)Vcc和输出端子Tout之间。例如，检测元件组MR1的一端与电源电位Vcc连接，另一端与输出端子Tout及第2检测元件组MR2的一端连接。检测元件组MR1具有多个磁阻元件(多个第1磁阻元件)MR11至MR14。各磁阻元件MR11至MR14沿与旋转鼓1的周方向大致垂直的方向以条带状延伸。各磁阻元件MR11至MR14由以具有AMR(AnisotropicMagneticResistance)效应的强磁性体为主要成分的材料形成，具有集磁效果。各磁阻元件MR11至MR14例如由坡莫合金(permalloy)形成。
在检测元件组MR1中，在将多极磁图案3的检测信号的基波成分(正弦波或余弦波)中重叠的多个高次谐波成分中要去除的高次谐波成分(高次谐波失真)的次数设为n时，多个磁阻元件MR11至MR14以λ/(2n)的间隔配置。下面，由于该配置的规则是用于将多极磁图案3的检测信号的波形失真去除，因此，将该配置的规则称为第1波形失真去除规则。即，检测元件组MR1将从多极磁图案3接受到的磁场的变化变换为按照第1波形失真去除规则而配置的多个磁阻元件MR11至MR14的电阻变化而进行检测，将与多个磁阻元件MR11至MR14的电阻变化的合成相对应的信号(电压)作为检测结果，输出至输出端子Tout。
例如，关于检测元件组MR1，在要去除3次及5次谐波失真的情况下，具有多个按照第1波形失真去除规则配置的磁阻元件MR11至MR14，该第1波形失真去除规则包含有用于去除5次失真的位置关系(间距P5)和用于去除3次失真的位置关系(间距P3)。如果以磁阻元件MR11为基准进行考虑，则磁阻元件MR12配置在与磁阻元件MR11相距P5＝λ/(2×5)＝λ/10的位置处。磁阻元件MR13配置在与磁阻元件MR11相距P3＝λ/(2×3)＝λ/6的位置处。磁阻元件MR14配置在与磁阻元件MR11相距P3+P5＝λ/6+λ/10的位置处。
例如，考虑A相检测轨道12中的磁阻元件MR11输出包含有3次谐波失真的信号F1(θ)的情况。在该情况下，表示为
F1(θ)＝sinθ+α1sin3θ…式2
此时，与磁阻元件MR11相距λ/6，即，配置在电角60度位置处的磁阻元件MR13输出的信号F2(θ)表示为
F2(θ)＝sin(θ+60°)+α2sin3(θ+60°)…式3
由于与磁阻元件MR11及磁阻元件MR13的电阻变化的合成相对应的信号，能够近似地视为F1(θ)+F2(θ)，因此，能够表示为
F1(θ)+F2(θ)＝sinθ+α1sin3θ+sin(θ+60°)+α2sin(3θ+180°)
＝sinθ+α1sin3θ+sin(θ+60°)-α2sin3θ
＝sinθ+sin(θ+60°)+(α1-α2)sin3θ···
…式4
此时，如果
α1＝α2…式5
则
F1(θ)+F2(θ)＝sinθ+sin(θ+60°)…式6
从而将3次谐波失真去除。
检测元件组MR2配置在接地电位(第2基准电位)GND和输出端子Tout之间。例如，检测元件组MR2的一端与接地电位GND连接，另一端与输出端子Tout及第1检测元件组MR1的另一端连接。检测元件组MR2具有多个磁阻元件(多个第2磁阻元件)MR21至MR24。各磁阻元件MR21至MR24沿与旋转鼓1的周方向大致垂直的方向以条带状延伸。各磁阻元件MR21至MR24由以具有AMR效应的强磁性体为主要成分的材料形成，具有集磁效果。各磁阻元件MR21至MR24例如由坡莫合金形成。
在检测元件组MR2中，在多极磁图案3的检测信号的基波成分(正弦波或余弦波)中重叠的多个高次谐波成分中要去除的高次谐波成分(高次谐波失真)的次数设为n时，多个磁阻元件MR21至MR24以λ/(2n)的间隔配置。即，检测元件组MR2将从多极磁图案3接受到的磁场的变化变换为按照第1波形失真去除规则配置的多个磁阻元件的电阻变化而进行检测，将与多个磁阻元件的电阻变化的合成相对应的信号(电压)作为检测结果，输出至输出端子Tout。
例如，关于检测元件组MR2，在要去除3次及5次谐波失真的情况下，具有多个按照第1波形失真去除规则配置的磁阻元件MR21至MR24，该第1波形失真去除规则包含有用于去除5次失真的位置关系(间距P5)和用于去除3次失真的位置关系(间距P3)。如果以磁阻元件MR21作为基准进行考虑，则磁阻元件MR22配置在与磁阻元件MR21相距P5＝λ/(2×5)＝λ/10的位置处。磁阻元件MR23配置在与磁阻元件MR21相距P3＝λ/(2×3)＝λ/6的位置处。磁阻元件MR24配置在与磁阻元件MR21相距P3+P5＝λ/6+λ/10的位置处。
另外，在检测元件组MR2中，在多极磁图案3的检测信号的基波成分(正弦波或余弦波)中重叠的多个高次谐波成分中要去除的高次谐波成分(高次谐波失真)的次数为p时，与检测元件组MR1中的对应磁阻元件之间的间距为λ/p。下面，由于该配置的规则是与用于去除多极磁图案3的检测信号的波形失真的上述规则不同的规则，因此将该配置的规则称为第2波形失真去除规则。即，从检测元件组MR1及检测元件组MR2中彼此对应的磁阻元件输出至输出端子Tout的信号，以去除p次谐波失真的方式进行彼此抵消。
例如，关于检测元件组MR1及检测元件组MR2中彼此对应的磁阻元件，在要去除2次谐波失真的情况下，按照包含有用于去除2次失真的位置关系(间距P2)的第2波形失真去除规则而配置。如果以检测元件组MR1侧作为基准而进行考虑，则磁阻元件MR21配置在与磁阻元件MR11相距P2＝λ/2的位置处。磁阻元件MR22配置在与磁阻元件MR12相距P2＝λ/2的位置处。磁阻元件MR23配置在与磁阻元件MR13相距P2＝λ/2的位置处。磁阻元件MR24配置在与磁阻元件MR14相距P2＝λ/2的位置处。
例如，考虑A相检测轨道12中的磁阻元件MR11输出包含有2次谐波失真的信号F3(θ)的情况。在该情况下，表示为
F3(θ)＝sinθ+β1sin2θ…式7
此时，与磁阻元件MR11相距λ/2、即配置在电角180度的位置处的磁阻元件MR21所输出的信号F4(θ)表示为
F4(θ)＝sin(θ+180°)+β2sin2(θ+180°)
…式8
来自磁阻元件MR11的信号和来自磁阻元件MR21的信号彼此抵消后的信号，能够近似视为F3(θ)－F4(θ)，因此，能够表示为，
F3(θ)-F4(θ)＝sinθ+β1sin2θ-sin(θ+180°)-β2sin(2θ+360°)
＝sinθ+β1sin2θ+sinθ-β2sin2θ
＝2sinθ+(β1-β2)sin2θ
…式9
此时，如果
β1＝β2…式10
则
F3(θ)-F4(θ)＝2sinθ…式11
将2次谐波失真去除。
哑元件组D1具有多个哑磁阻元件(多个第1哑磁阻元件)D11至D15。各哑磁阻元件D11至D15具有与各磁阻元件MR11至MR14相同的形状及尺寸，沿与旋转鼓1的周方向大致垂直的方向以条带状延伸。各哑磁阻元件D11至D15由以具有AMR效应的强磁性体为主要成分的材料形成，具有集磁效果。各哑磁阻元件D11至D15例如由坡莫合金形成。
多个哑磁阻元件D11至D15配置在多个磁阻元件MR11至MR14之间。多个哑磁阻元件D11至D15以多个磁阻元件MR11至MR14及多个哑磁阻元件D11至D15中彼此相邻的磁阻元件的间隔P11至P18彼此均等的方式，配置在多个磁阻元件MR11至MR14之间。
具体地说，在要根据第1波形失真去除规则去除L次、N次、M次谐波失真的情况下，如果将L、M、N的最小公倍数设为K，则以使相邻的磁阻元件的间隔为λ/(mK)(m为大于或等于2的整数)的方式配置多个哑磁阻元件。
例如，在要根据第1波形失真去除规则去除3次、5次谐波失真的情况下，以使相邻的磁阻元件的间隔P11至P18分别成为λ/30的方式，配置多个哑磁阻元件D11至D15。
即，哑磁阻元件D11配置在磁阻元件MR11及磁阻元件MR12之间，位于与磁阻元件MR11相距λ/30的位置处。哑磁阻元件D12配置在磁阻元件MR11及磁阻元件MR12之间，位于与磁阻元件MR12相距λ/30的位置处。哑磁阻元件D13配置在磁阻元件MR12及磁阻元件MR13之间，位于与双方相距λ/30的位置处。哑磁阻元件D14配置在磁阻元件MR13及磁阻元件MR14之间，位于与磁阻元件MR13相距λ/30的位置处。哑磁阻元件D15配置在磁阻元件MR13及磁阻元件MR14之间，位于与磁阻元件MR14相距λ/30的位置处。
哑元件组D2具有多个哑磁阻元件(多个第2哑磁阻元件)D21至D25。各哑磁阻元件D21至D25具有与各磁阻元件MR21至MR24相同的形状及尺寸，沿与旋转鼓1的周方向大致垂直的方向以条带状延伸。各哑磁阻元件D21至D25由以具有AMR效应的强磁性体为主要成分的材料形成，具有集磁效果。各哑磁阻元件D21至D25例如由坡莫合金形成。
多个哑磁阻元件D21至D25配置在多个磁阻元件MR21至MR24之间。多个哑磁阻元件D21至D25以多个磁阻元件MR21至MR24及多个哑磁阻元件D21至D25中彼此相邻的磁阻元件的间隔P21至P28彼此均等的方式，配置在多个磁阻元件MR21至MR24之间。
具体地说，在要根据第1波形失真去除规则去除L次、N次、M次谐波失真的情况下，如果将L、M、N的最小公倍数设为K，则以相邻的磁阻元件的间隔为λ/(mK)(m为大于或等于2的整数)的方式配置多个哑磁阻元件。
例如，在要根据第1波形失真去除规则去除3次、5次谐波失真的情况下，以相邻的磁阻元件的间隔P21至P28彼此为λ/30的方式配置多个哑磁阻元件D21至D25。
即，哑磁阻元件D21配置在磁阻元件MR21及磁阻元件MR22之间，位于与磁阻元件MR21相距λ/30的位置处。哑磁阻元件D22配置在磁阻元件MR21及磁阻元件MR22之间，位于与磁阻元件MR22相距λ/30的位置处。哑磁阻元件D23配置在磁阻元件MR22及磁阻元件MR23之间，位于与双方相距λ/30的位置处。哑磁阻元件D24配置在磁阻元件MR23及磁阻元件MR24之间，位于与磁阻元件MR23相距λ/30的位置处。哑磁阻元件D25配置在磁阻元件MR23及磁阻元件MR24之间，位于与磁阻元件MR24相距λ/30的位置处。
另外，图2所示的各哑磁阻元件D601至D615具有与各磁阻元件MR11至MR24相同的形状及尺寸，沿与旋转鼓1的周方向大致垂直的方向以条带状延伸。各哑磁阻元件D601至D615由以具有AMR效应的强磁性体为主要成分的材料形成，具有集磁效果。各哑磁阻元件D601至D615例如由坡莫合金形成。
多个哑磁阻元件D601至D615以与间隔P11至P18均等的间隔配置。例如在间隔P11至P18为λ/30的情况下，配置15个哑磁阻元件D601至D615，从哑磁阻元件D601至磁阻元件MR11的距离为λ/30×15＝λ/2。
另外，图2所示的各哑磁阻元件D701至D715具有与各磁阻元件MR11至MR24相同的形状及尺寸，沿与旋转鼓1的周方向大致垂直的方向以条带状延伸。各哑磁阻元件D701至D715由以具有AMR效应的强磁性体为主要成分的材料形成，具有集磁效果。各哑磁阻元件D701至D715例如由坡莫合金形成。
多个哑磁阻元件D701至D715以与间隔P21至P28均等的间隔配置。例如在间隔P21至P28为λ/30的情况下，配置15个哑磁阻元件D701至D715，从哑磁阻元件D715至磁阻元件MR24的距离为λ/30×15＝λ/2。
下面，为了验证实施方式1的效果，使用图4对本发明人进行模拟后的结果进行说明。图4示出关于磁阻元件的配置间隔的公差和失真去除率之间关系的模拟结果。
图4的横轴表示磁阻元件的配置间隔的公差。该公差用％表示，是将检测元件组MR1侧的多个磁阻元件MR11至MR14及多个哑磁阻元件D11至D15中彼此相邻的磁阻元件的平均间隔相对于均等配置间隔(例如，上述的λ/30)的偏差量，除以均等配置间隔(例如，上述的λ/30)而得到的比值。图4的纵轴表示旋转角度检测装置30的检测信号中的波形失真去除率(失真去除率)。该失真去除率用％表示，是将所去除的波形失真的电平除以去除前的波形失真电平而得到的比值。
如图4所示，如果将检测元件组MR1侧的多个磁阻元件MR11至MR14及多个哑磁阻元件D11至D15中彼此相邻的磁阻元件在±10％的公差内均等地配置，则能够达到从实用性角度对旋转角度检测装置30要求的精度即大于或等于90％的失真去除率。假设相邻的磁阻元件的平均间隔未落在±10％的公差内，则失真去除率小于90％，难以确保从实用性角度对旋转角度检测装置30要求的精度。
另外，虽未图示，但在A相检测轨道12及B相检测轨道13的共通图案中的检测元件组MR2侧，也可得到与图4相同的模拟结果。
在这里，如图9所示，假设考虑在旋转角度检测装置130中，A相检测轨道112及B相检测轨道113的共通图案不具有哑元件组D1及哑元件组D2的情况。在该情况下，在检测元件组MR1侧，磁阻元件MR12、MR13的间隔P3－P5(＝λ/15)与磁阻元件MR11、MR12的间隔P5(＝λ/10)相比较小，磁阻元件的配置间隔不均等。由此，由于多个磁阻元件MR11至MR14的集磁效果的波动而产生磁通量密度的空间变形，因此存在下述倾向，即，在以用于去除5次失真的位置关系排列的磁阻元件对的信号之间产生不均衡，并且，在以用于去除3次失真的位置关系排列的磁阻元件对的信号之间产生不均衡。例如，不满足上述式5，成为
α1≠α2…式12
式4中的3次失真项((α1－α2)sin3θ)残留下来，因此，关于与磁阻元件MR11及磁阻元件MR13的电阻变化的合成相对应的信号，3次谐波失真没有被去除而是残留下来。
同样地，在检测元件组MR2侧，磁阻元件MR22、MR23的间隔(P3－P5)与磁阻元件MR21、MR22的间隔P5相比较小，磁阻元件的配置间隔不均等。由此，由于多个磁阻元件MR21至MR24的集磁效果的波动而产生磁通量密度的空间变形，因此存在下述倾向，即，在以用于去除5次失真的位置关系排列的磁阻元件对的信号之间产生不均衡，并且，在以用于去除3次失真的位置关系排列的磁阻元件对的信号之间产生不均衡。
其结果，可能使旋转角度检测装置130去除检测信号中的波形失真的精度下降。
与此相对，在实施方式1中，A相检测轨道12及B相检测轨道13的共通图案具有哑元件组D1及哑元件组D2。哑元件组D1中的多个哑磁阻元件D11至D15配置在多个磁阻元件MR11至MR14之间。并且，多个磁阻元件MR11至MR14及多个哑磁阻元件D11至D15中彼此相邻的磁阻元件的间隔P11至P18彼此均等。由此，在检测元件组MR1侧，能够使多个磁阻元件MR11至MR14及多个哑磁阻元件D11至D15的集磁效果均等，能够使多个磁阻元件MR11至MR14附近的磁通量密度的空间分布均匀，因此，能够减少例如以用于去除5次失真的位置关系排列的磁阻元件对的信号之间的不均衡，并且，能够减少例如以用于去除3次失真的位置关系排列的磁阻元件对的信号之间的不均衡。
同样地，哑元件组D2中的多个哑磁阻元件D21至D25配置在多个磁阻元件MR21至MR24之间。并且，多个磁阻元件MR21至MR24及多个哑磁阻元件D21至D25中彼此相邻的磁阻元件的间隔P21至P28彼此均等。由此，在检测元件组MR2侧，能够使多个磁阻元件MR21至MR24及多个哑磁阻元件D21至D25的集磁效果均等，能够使多个磁阻元件MR21至MR24附近的磁通量密度的空间分布均匀，因此，能够减少例如以用于去除5次失真的位置关系排列的磁阻元件对的信号之间的不均衡，并且，能够减少例如以用于去除3次失真的位置关系排列的磁阻元件对的信号之间的不均衡。
其结果，能够提高旋转角度检测装置30去除检测信号中的波形失真的精度。
特别地，多个磁阻元件MR11至MR14及多个哑磁阻元件D11至D15中彼此相邻的磁阻元件的间隔在±10％的公差内彼此均等。另外，多个磁阻元件MR21至MR24及多个哑磁阻元件D21至D25中彼此相邻的磁阻元件的间隔在±10％的公差内彼此均等。由此，能够实现从实用性角度对旋转角度检测装置30要求的波形失真的去除精度。
另外，在实施方式1中，多个磁阻元件MR11至MR14及多个磁阻元件MR21至MR24本身因通电而发热。即使在该情况下，多个磁阻元件MR11至MR14、多个哑磁阻元件D11至D15、多个磁阻元件MR21至MR24、及多个哑磁阻元件D21至D25由以强磁性体为主要成分的材料形成，基板11由以玻璃为主要成分的材料形成。即，能够将多个磁阻元件MR11至MR14和多个磁阻元件MR21至MR24中产生的热量，通过由热传导性比基板11高的材料形成的多个哑磁阻元件D11至D15和多个哑磁阻元件D21至D25散热。由此，能够抑制多个磁阻元件MR11至MR14和多个磁阻元件MR21至MR24由于自身发热而导致的元件老化。
或者，如图8所示，假设考虑旋转角度检测装置130的A相检测轨道112和B相检测轨道113在旋转鼓1的周方向上的宽度及位置不同的情况。在该情况下，由于基板11中的A相检测轨道112和B相检测轨道113相对的区域11a所对应的磁通量密度的分布、和基板11中的A相检测轨道112和B相检测轨道113没有相对的区域11b、11c所对应的磁通量密度的分布，而发生磁通量密度的空间变形，因此，具有例如在以用于去除2次失真的位置关系排列的磁阻元件对(检测元件组MR1及检测元件组MR2中彼此对应的磁阻元件)的信号之间产生不均衡的倾向。
与此相对，在实施方式1中，A相检测轨道12和B相检测轨道13在旋转鼓1的周方向上的宽度及位置均等。即，相对于A相检测轨道12中的共通图案，在图中右侧配置有哑磁阻元件D701至D715，相对于B相检测轨道13中的共通图案，在图中左侧配置有哑磁阻元件D601至D615。由此，A相检测轨道12和B相检测轨道13的在旋转鼓1的周方向上的宽度及位置均等。由此，能够使基板11上的A相检测轨道12和B相检测轨道13之间的区域所对应的磁通量密度的分布均等，能够使A相检测轨道12和B相检测轨道13之间的磁通量密度的空间分布均匀，因此，能够减少在例如以用于去除2次失真的位置关系排列的磁阻元件对的信号之间的不均衡。
另外，对于基板11，也可以代替以玻璃为主要成分的材料，而由以氧化锆或硅为主要成分的材料形成。另外，A相检测轨道12和B相检测轨道13的共通图案也可以是将图3所示的结构在横向重复排列的结构。
并且，A相检测轨道12和B相检测轨道13的共通图案内的检测元件组MR1及检测元件组MR2中的配置结构，不限定于图3所示的以第1波形失真去除规则(用于通过信号和而去除失真的规则)去除3次及5次谐波失真、并以第2波形失真去除规则(用于通过信号差去除失真的规则)去除2次谐波失真的结构。例如，检测元件组MR1及检测元件组MR2中的配置结构也可以是以第1波形失真去除规则去除2次及5次谐波失真、并以第2波形失真去除规则去除3次谐波失真的结构。或者，例如，检测元件组MR1及检测元件组MR2中的配置结构也可以是以第1波形失真去除规则去除2次及3次谐波失真、并以第2波形失真去除规则去除5次谐波失真的结构。
实施方式2
下面，对于实施方式2所涉及的旋转角度检测装置30i进行说明。下面，围绕与实施方式1不同的部分进行说明。
对于旋转角度检测装置30i，A相检测轨道12i和B相检测轨道13i的共通图案内的结构与实施方式1不同。即，如图5所示，共通图案还具有哑元件组D3i及哑元件组D4i。图5是表示A相检测轨道12i和B相检测轨道13i的共通图案内的结构的图。
哑元件组D3i配置在检测元件组MR1的两个外侧。哑元件组D3i具有多个哑磁阻元件(多个第3哑磁阻元件)D31i、D32i。各哑磁阻元件D31i、D32i具有与各磁阻元件MR11至MR14相同的形状及尺寸，沿与旋转鼓1的周方向大致垂直的方向以条带状延伸。各哑磁阻元件D31i、D32i由以具有AMR效应的强磁性体为主要成分的材料形成，具有集磁效果。各哑磁阻元件D31i、D32i例如由坡莫合金形成。
多个哑磁阻元件D31i、D32i，以多个磁阻元件MR11至MR14、多个哑磁阻元件D11至D15、及多个哑磁阻元件D31i、D32i中彼此相邻的磁阻元件的间隔P11至P18、P31i、P32i彼此均等的方式，配置在检测元件组MR1的两个外侧。
例如，哑磁阻元件D31i隔着磁阻元件MR11而配置在与哑磁阻元件D11相反那一侧，位于与磁阻元件MR11相距P31i(例如λ/30)的位置处。哑磁阻元件D32i隔着磁阻元件MR14而配置在与哑磁阻元件D15相反那一侧，位于与磁阻元件MR14相距P32i(例如λ/30)的位置处。
哑元件组D4i配置在检测元件组MR2的两个外侧。哑元件组D4i具有多个哑磁阻元件(多个第3哑磁阻元件)D41i、D42i。各哑磁阻元件D41i、D42i具有与各磁阻元件MR21至MR24相同的形状及尺寸，沿与旋转鼓1的周方向大致垂直的方向以条带状延伸。各哑磁阻元件D41i、D42i由以具有AMR效应的强磁性体为主要成分的材料形成，具有集磁效果。各哑磁阻元件D41i、D42i例如由坡莫合金形成。
多个哑磁阻元件D41i、D42i，以多个磁阻元件MR21至MR24、多个哑磁阻元件D21至D25、及多个哑磁阻元件D41i、D42i中彼此相邻的磁阻元件的间隔P21至P28、P41i、P42i彼此均等的方式，配置在检测元件组MR2的两个外侧。
例如，哑磁阻元件D41i隔着磁阻元件MR21而配置在与哑磁阻元件D21相反那一侧，位于与磁阻元件MR21相距P41i(例如λ/30)的位置处。哑磁阻元件D42i隔着磁阻元件MR24而配置在与哑磁阻元件D25相反那一侧，位于与磁阻元件MR24相距P42i(例如λ/30)的位置处。
如上所述，在实施方式2中，在检测元件组MR1侧，多个磁阻元件MR11至MR14、多个哑磁阻元件D11至D15、及多个哑磁阻元件D31i、D32i中彼此相邻的磁阻元件的间隔P11至P18、P31i、P32i彼此均等。由此，在检测元件组MR1侧，能够使多个磁阻元件MR11至MR14、多个哑磁阻元件D11至D15、及多个哑磁阻元件D31i、D32i的集磁效果均等，能够使两端的磁阻元件MR11、MR14附近的磁通量密度的空间分布与其以外的磁阻元件MR12、MR13附近的磁通量密度的空间分布达到均衡。
同样地，在检测元件组MR2侧，多个磁阻元件MR21至MR24、多个哑磁阻元件D21至D25、及多个哑磁阻元件D41i、D42i中彼此相邻的磁阻元件的间隔P21至P28、P41i、P42i彼此均等。由此，在检测元件组MR2侧，能够使多个磁阻元件MR21至MR24、多个哑磁阻元件D21至D25、及多个哑磁阻元件D41i、D42i的集磁效果均等，能够使两端的磁阻元件MR21、MR24附近的磁通量密度的空间分布与其以外的磁阻元件MR22、MR23附近的磁通量密度的空间分布达到均衡。
其结果，能够进一步提高旋转角度检测装置30i去除检测信号中的波形失真的精度。
另外，由于在检测元件组MR1的两个外侧和检测元件组MR2的两个外侧双方均等地配置有哑磁阻元件，因此，能够使检测元件组MR1的两端及检测元件组MR2的两端中的对应区域的磁通量密度的分布均等，因此，能够减少例如以用于去除2次失真的位置关系排列的磁阻元件对(检测元件组MR1及检测元件组MR2中的彼此对应的磁阻元件)的信号之间的不均衡。
另外，配置在检测元件组MR1的两个外侧的哑元件组D3i的哑磁阻元件数量可以分别大于或等于2个。配置在检测元件组MR2的两个外侧的哑元件组D4i的哑磁阻元件数量可以分别大于或等于2个。
另外，旋转角度检测装置30i也可以是省略哑元件组D3i及哑元件组D4i中的一方的结构。
实施方式3
下面，对于实施方式3所涉及的旋转角度检测装置30j进行说明。下面，围绕与实施方式1不同的部分进行说明。
对于旋转角度检测装置30j，A相检测轨道12j和B相检测轨道13j的共通图案内的结构与实施方式1不同。即，如图6所示，共通图案还具有哑元件组D5j。图6是表示A相检测轨道12j和B相检测轨道13j的共通图案内的结构的图。
哑元件组D5j配置在检测元件组MR1和检测元件组MR2之间。哑元件组D5j具有多个哑磁阻元件(多个第4哑磁阻元件)D51j至D55j。各哑磁阻元件D51j至D55j具有与各磁阻元件MR11至MR14、MR21至MR24相同的形状及尺寸，沿与旋转鼓1的周方向大致垂直的方向以条带状延伸。各哑磁阻元件D51j至D55j由以具有AMR效应的强磁性体为主要成分的材料形成，具有集磁效果。各哑磁阻元件D51j至D55j例如由坡莫合金形成。
多个哑磁阻元件D51j至D55j，以使得多个磁阻元件MR11至MR14、多个哑磁阻元件D11至D15、多个磁阻元件MR21至MR24、多个哑磁阻元件D21至D25、及多个哑磁阻元件D51j至D55j中彼此相邻的磁阻元件的间隔P11至P18、P51j至P56j、P21至P28彼此均等的方式，配置在检测元件组MR1和检测元件组MR2之间。
例如，哑磁阻元件D51j配置在磁阻元件MR14和磁阻元件MR21之间，位于与磁阻元件MR14相距P51j(例如λ/30)的位置处。哑磁阻元件D52j配置在磁阻元件MR14和磁阻元件MR21之间，位于与磁阻元件MR14相距P51j+P52j(例如2×λ/30)的位置处。哑磁阻元件D53j配置在磁阻元件MR14和磁阻元件MR21之间，位于与磁阻元件MR14相距P51j+P52j+P53j(例如3×λ/30)的位置处。哑磁阻元件D54j配置在磁阻元件MR14和磁阻元件MR21之间，位于与磁阻元件MR21相距P55j+P56j(例如2×λ/30)的位置处。哑磁阻元件D55j配置在磁阻元件MR14和磁阻元件MR21之间，位于与磁阻元件MR21相距P56j(例如λ/30)的位置处。
如上所述，在实施方式3中，多个磁阻元件MR11至MR14、多个哑磁阻元件D11至D15、多个磁阻元件MR21至MR24、多个哑磁阻元件D21至D25、及多个哑磁阻元件D51j至D55j中彼此相邻的磁阻元件的间隔P11至P18、P51j至P56j、P21至P28彼此均等。由此，由于能够使检测元件组MR1及检测元件组MR2中彼此对应的磁阻元件之间磁通量密度的分布均等，由此，能够减少例如以用于去除2次失真的位置关系排列的磁阻元件对(检测元件组MR1及检测元件组MR2中彼此对应的磁阻元件)的信号间的不均衡。
实施方式4
下面，对于实施方式4所涉及的旋转角度检测装置30k进行说明。下面，围绕与实施方式1不同的部分进行说明。
旋转角度检测装置30k的磁传感器10k的结构与实施方式1不同。即，如图7所示，磁传感器10k还具有哑元件组D7k及哑元件组D8k。图7是表示磁传感器10k的结构的图。
哑元件组D7k及哑元件组D8k配置在A相检测轨道12及B相检测轨道13的上下侧。哑元件组D7k具有多个哑磁阻元件(多个第5哑磁阻元件)D71k至D7qk。哑元件组D8k具有多个哑磁阻元件(多个第5哑磁阻元件)D81k至D8qk。各哑磁阻元件D71k至D7qk、D81k至D8qk，沿与旋转鼓1的周向大致垂直的方向以条带状延伸，长度大于或等于间隔P11至P18(参照图3)且小于或等于各磁阻元件MR11至MR14的长度、即具有长度L7k、L8k。各哑磁阻元件D71k至D7qk、D81k至D8qk由以具有AMR效应的强磁性体为主要成分的材料形成，具有集磁效果。各哑磁阻元件D71k至D7qk、D81k至D8qk例如由坡莫合金形成。
多个哑磁阻元件D71k至D7qk、D81k至D8qk，分别以间隔G7k、G8k相对于多个磁阻元件MR11至MR14、多个哑磁阻元件D11至D15、多个哑磁阻元件D701至D715、多个哑磁阻元件D601至D615配置在上下的对应位置处。间隔G7k、G8k是与A相检测轨道12及B相检测轨道13的间隔G均等的值。上侧的间隔G7k和下侧的间隔G8k均等。
如上所述，在实施方式4中，多个哑磁阻元件D71k至D7qk、D81k至D8qk，分别以均等的间隔G7k、G8k相对于多个磁阻元件MR11至MR14、以及多个哑磁阻元件D11至D15、多个哑磁阻元件D701至D715、多个哑磁阻元件D601至D615配置在上下的对应位置处。由此，在检测元件组MR1(参照图3)侧，能够使多个磁阻元件MR11至MR14及多个哑磁阻元件D11至D15的集磁效果在左右方向和上下方向都均等，能够使多个磁阻元件MR11至MR14附近的磁通量密度的空间分布进一步均匀，由此，能够进一步减少例如以用于去除5次失真的位置关系排列的磁阻元件对的信号间的不均衡，并且，能够进一步减少例如以用于去除3次失真的位置关系排列的磁阻元件对的信号间的不均衡。
同样地，在检测元件组MR2(参照图3)侧，能够使多个磁阻元件MR21至MR24及多个哑磁阻元件D21至D25的集磁效果在左右方向和上下方向都均等，能够使多个磁阻元件MR21至MR24附近的磁通量密度的空间分布进一步均匀，因此，能够进一步减少例如以用于去除5次失真的位置关系排列的磁阻元件对的信号间的不均衡，并且，能够进一步减少例如以用于去除3次失真的位置关系排列的磁阻元件对的信号间的不均衡。
其结果，能够进一步提高旋转角度检测装置30k去除检测信号中的波形失真的精度。
工业实用性
如上所述，本发明所涉及的旋转角度检测装置可用于电动机等的旋转角度的检测。
标号的说明
1旋转鼓
3多极磁图案
4磁图案
10磁传感器
11基板
12、12i、12jA相检测轨道
13、13i、13jB相检测轨道
14Z相检测轨道
20旋转角度运算部
30、30i、30j、30k旋转角度检测装置
112A相检测轨道
113B相检测轨道
130旋转角度检测装置
D1哑元件组
D2哑元件组
D3i哑元件组
D4i哑元件组
D5j哑元件组
D7k哑元件组
D8k哑元件组
D11至D15哑磁阻元件
D21至D25哑磁阻元件
D31i、D32i哑磁阻元件
D41i、D42i哑磁阻元件
D51j至D55j哑磁阻元件
D71k至D7qk哑磁阻元件
D81k至D8qk哑磁阻元件
D601至D615哑磁阻元件
D701至D715哑磁阻元件
MR1检测元件组
MR2检测元件组
MR11至MR14磁阻元件
MR21至MR24磁阻元件

Claims (4)

1.一种旋转角度检测装置，其对在外周具有磁化间距为λ的多极磁图案的旋转鼓进行旋转角度的检测，
其特征在于，具有：
基板，其与所述旋转鼓的外周相对配置；
第1检测轨道，其配置在所述基板上，用于检测所述多极磁图案；以及
第2检测轨道，其相对于所述第1检测轨道以在所述旋转鼓的旋转轴方向上并列的方式配置于所述基板上，相对于所述第1检测轨道以λ/4的相位差对所述多极磁图案进行检测，
所述第1及第2检测轨道各自具有：
第1检测元件组，其具有多个第1磁阻元件，在将k设为大于或等于2的整数，将所述多极磁图案的检测信号的基波成分中重叠的多个高次谐波成分中要去除的高次谐波成分的次数设为n＝n1、…、nk时，该多个第1磁阻元件相对于n＝n1、…、nk的各个高次谐波成分的次数，以λ/(2n)的间隔配置，该多个第1磁阻元件配置在第1基准电位和输出端子之间；
多个第1哑磁阻元件，它们配置在所述多个第1磁阻元件之间；
第2检测元件组，其具有以λ/(2n)的间隔配置的多个第2磁阻元件，该多个第2磁阻元件配置在所述输出端子和第2基准电位之间；
多个第2哑磁阻元件，它们配置在所述多个第2磁阻元件之间；以及
多个第4哑磁阻元件，它们以均等的间隔配置在所述第1检测元件组及所述第2检测元件组之间，
在将m设为大于或等于2的整数，将n1、…、nk的最小公倍数设为K时，所述多个第1磁阻元件及所述多个第1哑磁阻元件中彼此相邻的磁阻元件的间隔、所述多个第2磁阻元件及所述多个第2哑磁阻元件中彼此相邻的磁阻元件的间隔为λ/(mK)，
在将所述要去除的高次谐波成分的次数设为p时，多个所述第1磁阻元件和与多个所述第1磁阻元件对应的多个所述第2磁阻元件之间的间隔为λ/p，
所述多个第1磁阻元件、所述多个第1哑磁阻元件、所述多个第4哑磁阻元件、所述多个第2磁阻元件及所述多个第2哑磁阻元件中彼此相邻的磁阻元件的间隔彼此均等，
所述第1检测轨道以及所述第2检测轨道还具有多个哑磁阻元件，该多个哑磁阻元件以在所述旋转鼓的周向上的宽度以及位置均等的方式，配置在所述基板上的所述磁阻元件的排列方向的一端侧。
2.根据权利要求1所述的旋转角度检测装置，其特征在于，
所述旋转角度检测装置还具有多个第5哑磁阻元件，它们以均等的间隔配置在所述基板上的所述第1及第2检测轨道的所述旋转轴方向的两侧。
3.根据权利要求1或2所述的旋转角度检测装置，其特征在于，
所述多个第1磁阻元件及所述多个第1哑磁阻元件中彼此相邻的磁阻元件的间隔，在±10％的公差内彼此均等，所述多个第2磁阻元件及所述多个第2哑磁阻元件中彼此相邻的磁阻元件的间隔，在±10％的公差内彼此均等。
4.根据权利要求1或2所述的旋转角度检测装置，其特征在于，
所述多个第1磁阻元件、所述第2磁阻元件、所述多个第1哑磁阻元件、所述多个第2哑磁阻元件以及所述多个第4哑磁阻元件各自由以强磁性体为主要成分的材料形成，
所述基板由以玻璃为主要成分的材料形成。
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