CN111220935A - 磁传感器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种磁传感器装置，其能够通过磁铁向至少一个轴(X轴)、优选为两个轴(X轴和Y轴)的相对的移动高精度地进行位置检测，该磁传感器装置具备：多极磁铁，具有第1面和与该第1面相对的第2面，以将第1面放射状地分割成n个(n≥4)区域的方式由极性不同的磁极交替地排列而构成；以及磁检测部，以与多极磁铁的第1面相对的方式设置而构成，多极磁铁被设置为至少能够在与第1面和第2面实质上平行的平面内的第1方向上相对地移动，磁检测部输出对应于伴随着多极磁铁的相对的移动的磁场的变化的信号，在正交于第1面的方向上，多极磁铁和磁检测部的各自的几何学的中心实质上一致。

Description

磁传感器装置
技术领域
本发明涉及一种磁传感器装置。
背景技术
近年来，用于检测物理量(例如，由于移动体的旋转移动或线性移动引起的位置或移动量(变化量)等)的物理量检测装置(位置检测装置)在各种用途中被应用。作为该物理量检测装置，已知具备能够检测外部磁场的变化的磁传感器装置的物理量检测装置，并且从磁传感器装置输出相应于外部磁场的变化的信号。
磁传感器装置具有产生被检测磁场的磁场产生部以及检测该被检测磁场的磁传感器元件，并且通过磁传感器元件检测由于磁场产生部的移动引起的磁场的变化。作为这样的磁传感器元件，已知电阻相应于外部磁场的变化而变化的磁阻效应元件(AMR元件、GMR元件、TMR元件等)，或者是利用了所谓的霍尔效应的霍尔元件等。
一直以来，作为检测一个平面内的两个轴(X轴和Y轴)方向的移动的定点装置用的磁传感器装置，已知具有第1～第4GMR元件以及与它们相对设置的、在厚度方向上被磁化的磁铁(N极和S极的两极磁铁)，并且第1～第4GMR元件的固定层的磁化的方向依次为X轴正方向(+X方向)、X轴负方向(-X方向)、Y轴正方向(+Y方向)以及Y轴负方向(-Y方向)的磁传感器装置(参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-276983号公报
发明内容
发明想要解决的技术问题
在上述磁传感器装置中，由于四个GMR元件(第1～第4GMR元件)的固定层的磁化的方向不同，因此基于伴随着磁铁向X轴方向(±X方向)和Y轴方向(±Y方向)的移动的各GMR元件的电阻值变化，能够求得磁铁的移动量(磁铁的位置)。
然而，在上述磁铁中，相对于从其几何中心向X轴方向(±X方向)和Y轴方向(±Y方向)的各自的移动(磁铁的位移)的磁场强度的位移的线性较低。因此，存在伴随着磁铁的移动的各GMR元件的电阻值变化以及基于其的输出信号的线性(linearity)变低，位置检测精度降低的问题。
另外，在上述磁传感器装置中，各GMR元件被配设于大致正方形的基板的四个角落，但是由于该基板的几何中心与磁铁的几何中心的位置偏离(初始状态下的基板和磁铁的位置关系的偏离)，还存在各GMR元件的电阻值变化以及基于其的输出信号产生大的变化，位置检测精度降低的问题。
鉴于上述技术问题，本发明的目的在于，提供一种磁传感器装置，其能够高精度地进行通过磁铁的至少向一个轴(X轴)、或优选地向两个轴(X轴和Y轴)的相对的移动进行的位置检测。
用于解决技术问题的技术手段
为了解决上述技术问题，本发明提供一种磁传感器装置，其特征在于，具备：多极磁铁，其具有第1面和与该第1面相对的第2面，并由极性不同的磁极以将所述第1面放射状地分割成n个(n是4以上的整数。)区域的方式交替地排列而成；以及磁检测部，其以与所述多极磁铁的所述第1面相对的方式设置而成，所述多极磁铁被设置为至少能够在与所述第1面和所述第2面实质上平行的平面内的第1方向上相对地移动，所述磁检测部输出对应于伴随所述多极磁铁的相对的移动的磁场的变化的信号，在正交于所述第1面的方向上，所述多极磁铁和所述磁检测部的各自的几何学的中心实质上一致。
在所述磁传感器装置中，所述多极磁铁可被设置为能够在正交于所述平面内的所述第1方向的第2方向上相对地移动，所述磁检测部可以输出对应于伴随所述多极磁铁的向所述第1方向和/或所述第2方向的相对的移动的磁场的变化的信号，优选为输出对应于伴随所述多极磁铁的向所述第1方向的相对的移动的、在所述第2方向上的所述磁场的变化的信号，并且输出对应于伴随所述多极磁铁的向所述第2方向的相对的移动的、在所述第1方向上的所述磁场的变化的信号。
在所述磁传感器装置中，所述多极磁铁可以包含所述极性不同的磁极间任意的极性都没有被磁化的中性区域，所述磁检测部可以在与所述多极磁铁的所述第1表面之间持有规定的间隔而设置，所述磁检测部与所述多极磁铁的所述第1面之间的间隔可以为0.1～5mm。
在所述磁传感器装置中，可以使用具有包含磁化方向被固定而成的磁化固定层的磁检测元件的磁检测部作为所述磁检测部，所述磁检测部可以具有多个所述磁检测元件，一个所述磁检测元件的所述磁化固定层的所述磁化方向可以实质上平行于所述第1方向，另一个所述磁检测元件的所述磁化固定层的磁化方向可以实质上平行于所述第2方向，可以使用TMR元件、GMR元件或AMR元件作为所述磁检测元件。
本发明提供一种多极磁铁，其特征在于，该多极磁铁具有极性互不相同的第1磁极和第2磁极，所述多极磁铁具有第1面和与该第1面相对的第2面，当从所述第1面侧观察时，所述第1磁极和所述第2磁极以将所述第1面放射状地分割成n个(n是4以上的整数。)区域的方式交替地排列。
在所述多极磁铁中，可以是当从所述第1面侧观察时，n/2个所述第1磁极和n/2个所述第2磁极以将所述第1面分割成n个(n是4以上的偶数。)的放射状的区域的方式交替地排列，当从所述第2面侧观察时，所述第2磁极处于与位于所述第1面侧的所述各第1磁极相对的位置，所述第1磁极处于与位于所述第1面侧的所述各第2磁极相对的位置，可以具有位于互相邻接的所述第1磁极和所述第2磁极之间的中性区域。
发明的效果
根据本发明，可以提供一种磁传感器装置，其能够高精度地进行通过磁铁的至少向一个轴(X轴)、或优选地向两个轴(X轴和Y轴)的相对的移动进行的位置检测。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式所涉及的磁传感器装置的大致结构的立体图。
图2是示出本发明的一个实施方式所涉及的磁传感器装置的大致结构的侧视图。
图3是示出本发明的一个实施方式所涉及的磁传感器装置的大致结构的俯视图。
图4是用于说明本发明的一个实施方式所涉及的磁传感器装置中的传感器信号的变化的线性的图表。
图5是示出本发明的另一个实施方式所涉及的磁传感器装置的大致结构的立体图。
图6是示出本发明的另一个实施方式所涉及的磁传感器装置的大致结构的侧视图。
图7是示出本发明的一个实施方式所涉及的磁传感器装置的大致结构的框图。
图8是示出本发明的一个实施方式所涉及的磁传感器装置所具有的电路结构的一个方式的大致结构的电路图。
图9是示出本发明的一个实施方式中的磁传感器元件的大致结构的立体图。
图10是示出本发明的一个实施方式中的磁传感器元件的大致结构的截面图。
图11是示出使用了实施例1、实施例2、比较例1以及比较例2的磁传感器装置的、Y轴方向的磁场强度的变化相对于磁检测部的相对的位置的变化的线性的模拟结果的图表。
图12是示出使用了实施例2～4的磁传感器装置的、磁检测部的相对的位置与X轴方向的磁场强度之间的关系的模拟结果的图表。
图13是示出使用了实施例2～4的磁传感器装置的、磁检测部的相对的位置与Y轴方向的磁场强度之间的关系的模拟结果的图表。
图14是示出使用了实施例5～7的磁传感器装置的、磁检测部的相对的位置与X轴方向的磁场强度之间的关系的模拟结果的图表。
图15是示出使用了实施例5～7的磁传感器装置的、磁检测部的相对的位置与Y轴方向的磁场强度之间的关系的模拟结果的图表。
符号说明
1……磁传感器装置
2……多极磁铁
21……第1面
22……第2面
3……磁检测部
R1～R4……磁检测元件
具体实施方式
将参考附图对本发明的一个实施方式进行说明。
图1是示出本实施方式所涉及的磁传感器装置的大致结构的立体图，图2是示出本实施方式所涉及的磁传感器装置的大致结构的侧视图，图3是示出本实施方式所涉及的磁传感器装置的大致结构的俯视图，图4是用于说明本实施方式所涉及的磁传感器装置中的传感器信号的变化的线性的图表，图5是示出另一个实施方式所涉及的磁传感器装置的大致结构的立体图，图6是示出另一个实施方式所涉及的磁传感器装置的大致结构的侧视图，图7是示出本实施方式所涉及的磁传感器装置的大致结构的框图，图8是示出本实施方式所涉及的磁传感器装置具有的电路结构的一个方式的大致结构的电路图。
此外，在本实施方式所涉及的磁传感器装置中，根据需要在一些附图中定义“X轴方向、Y轴方向和Z轴方向”。在此，X轴方向和Y轴方向是与本实施方式中的多极磁铁的第1面和第2面实质上平行的平面内的相互正交的方向，Z轴方向是多极磁铁的厚度方向(正交于多极磁铁的第1面和第2面的方向)。
本实施方式所涉及的磁传感器装置1具备：多极磁铁2，其具有第1面21以及与第1面21相对的第2面22；磁检测部3，其以与多极磁铁2的第1面21相对的方式设置，并且输出对应于多极磁铁2的相对移动的传感器信号S；以及运算处理部4，其基于从磁检测部3输出的传感器信号S计算多极磁铁2的相对移动量(物理量)。
当从第1面21侧观察时，多极磁铁2是以将该第1面21分割成n个(n是4以上的整数。)放射状的区域的方式，由极性不同的磁极(N极和S极)交替地排列而构成的磁铁。例如，如图1～图3所示，多极磁铁2可以是以将第1面21分割成4个放射状的区域的方式，由2个N极和2个S极交替地排列而构成的被4极磁化的磁铁。此外，多极磁铁2的方式不限于该方式，可以是以将第1面21分割成6个放射状的区域的方式，由3个N极和3个S极交替地排列而构成的被6极磁化的磁铁，也可以是以将第1面21侧分割成4个放射状的区域的方式，由2个N极和2个S极交替地排列而构成，并且第2面22侧由与第1面21侧极性不同的2个N极和S极交替地排列的被8极磁化的磁铁(参考图5和图6)。
本实施方式中的多极磁铁2在极性互为不同的磁极(N极和S极)之间，包含没有被任意的极性磁化的中性区域23。通过多极磁铁2包含中性区域23，从而多极磁铁2和磁检测部3的相对的位置关系(初始状态下的位置关系)对从与第1面21相对配置的磁检测部3输出的传感器信号S没有产生大的影响。即，根据多极磁铁2和磁检测部3的初始状态下的相对的位置关系，从磁检测部3输出的传感器信号S实质上不变化。该中性区域23的宽度W23为大约0.1～10mm，也可以为大约0.3～3mm。
在本实施方式中，多极磁铁2被设置为在实质上平行于第1面21和第2面22的平面内的第1方向(X轴方向)D1以及与之正交的第2方向(Y轴方向)D2上，能够相对于磁检测部3相对地移动。此外，多极磁铁2也可以在第1方向(X轴方向)D1以及第2方向(Y轴方向)D2中的任一方向上相对地移动。另外，多极磁铁2可以被设置为能够在第1方向(X轴方向)D1移动，并且磁检测部3可以被设置为能够在第2方向(Y轴方向)D2移动。
在本实施方式中，多极磁铁2的形状是，第1表面21及第2面22为大致圆形的大致圆柱状，但不限于此。多极磁铁2的形状可以是例如第1面21和第2面22为将大致矩形、大致十字形、大致正方形的各边朝向其内侧弯曲或使之弯曲的形状等的大致棱柱体状等，优选为从第1面21或第2面22侧观察时的形状为大致n次对称(n为2以上的偶数。)。通过从第1面21或第2面22侧观察时的形状为大致n倍对称，因此当多极磁铁2在第1方向D1(例如，+X方向)相对地移动时，在其相反方向(例如，在-X方向)上相对地移动的时候，可以使由多极磁铁2产生的磁场的强度大致均一地变化。当多极磁铁2的形状为大致圆柱状时，多极磁铁2的第1面21(或第2面22)的直径可以为大约1～12mm，多极磁铁2的厚度可以为大约0.3～6mm。
磁检测部3是输出对应于伴随多极磁铁2的相对的移动(向第1方向D1及第2方向D2的移动)的磁场(由多极磁铁2产生的磁场)的变化的传感器信号S的部件，并且相对于多极磁铁2的第1面21隔开规定的间隔G而设置。磁检测部3与多极磁铁2的第1面21之间的间隙G例如为大约0.01mm～10mm，优选为大约0.1mm～5mm。此外，间隔G是多极磁铁2的第1面21与磁检测部3之间的Z轴方向上的长度。
当沿着正交于多极磁铁2的第1面21的方向观察时，磁检测部3以使其几何学的中心与多极磁铁2的第1面21的几何学的中心实质上一致的方式设置。通过彼此的几何学的中心实质上一致，从而相应于伴随向多极磁铁2的第1方向D1及第2方向D2的相对的移动的磁场的变化，可以使从磁检测部3输出的传感器信号S线形地变化。即，可以使从磁检测部3输出的传感器信号S的变化的直线性提高。此处，“彼此的几何学的中心实质上一致”是指，在能够使传感器信号S线形地变化的程度下，磁检测部3和多极磁铁2的第1面21的彼此的几何学的中心一致，优选该几何学的中心为一致至伴随着多极磁铁2的相对的移动的传感器信号S的变化的直线性成为100μm以下，更优选为成为30μm以下的程度。另外，传感器信号S的变化的直线性是指，相对于多极磁铁2的相对的移动(磁检测部3的相对的位置的变化)的传感器信号S的理想性的变化与实际的传感器信号S的变化之差的最大值。
例如，传感器信号S的变化的直线性可以由以下的方式求得。
首先，从使多极磁铁2的第1面21与磁检测部3的相互的几何学的中心一致的状态，将多极磁铁2分别在±X方向(第1方向D1)和±Y方向(第2方向D2)的±300μm的范围内相对地移动时的传感器信号S的理想性的变化制作成以一次函数表示的图表IG。传感器信号S的理想性的变化是指，多极磁铁2的第1面21和第2面22为理想的形状(例如，正圆形、正方形等)，并且在由多极磁铁2产生的磁场的分布在第1面21上均一的情况下，伴随着多极磁铁2的相对的移动的传感器信号S的变化。接着，将实质上使多极磁铁2分别在±X轴方向(第1方向D1)和±Y轴方向(第2方向D2)的±300μm的范围内相对地移动时的传感器信号S的变化的图表AG与图表IG重合，求得图表AG和图表IG之间的相对的位置之差的绝对值的最大值LMAX(参考图4)。可以将以这种方式求得的最大值LMAX设为传感器信号S的变化的直线性。
因此，在本实施方式中，可以以磁检测部3的几何学的中心位于在能够使传感器信号S线性地变化的程度下多极磁铁2的第1面21之间几何学的中心一致的区域AR(从多极磁铁2的第1面21观察到的区域)内的方式设置磁检测部3。该区域AR例如可以是大约0.2～5mm×0.2～5mm程度的大小的区域。
磁检测部3具有第1磁检测元件部R1、第2磁检测元件部R2、第3磁检测元件部R3以及第4磁检测元件部R4，基于伴随着多极磁铁2的相对的移动的磁场的变化，输出第1传感器信号S1及第2传感器信号S2。第1传感器信号S1及第2传感器信号S2经由差分检测器5作为传感器信号S输出到运算处理部4。
运算处理部4包含：A/D(模拟-数字)转换部41，其将从磁检测部3输出的模拟信号(传感器信号S)转换为数字信号；以及运算部42，其对通过A/D转换部41进行数字转换的数字信号进行运算处理，并且计算多极磁铁2的相对的移动量(物理量)。
磁检测部3具有的第1～第4磁检测元件部R1～R4各自可以包含至少一个磁检测元件，并且可以具有多个磁检测元件串联连接的结构。在本实施方式中，磁检测部3具有包含串联连接的一对磁检测元件的惠斯通电桥电路3A。
如图8所示，磁检测器3具有的惠斯通电桥电路3A包含电源端口V1、接地端口G1、2个输出端口E1、E2、串联连接的第1和第2磁检测器R1、R2以及串联连接的第3和第4磁检测元件部分R3、R4。第1和第3磁检测元件部分R1、R3中的各一端连接于电源端口V1。第1磁检测元件部R1的另一端连接于第2磁检测元件部R2的一端和输出端口E1。第3磁检测元件部R3的另一端连接于第4磁检测元件部R4的一端和输出端口E2。第2和第4磁检测元件部分R2、R4的各另一端连接于接地端口G1。电源端口V1上施加有规定的大小的电源电压，并且接地端口G1连接于地。
在本实施方式中，可以使用TMR元件、GMR元件、AMR元件等的MR元件，作为构成惠斯通电桥电路3A中包含的第1～第4磁检测元件部R1～R4的磁检测元件，特别地，优选使用TMR元件。TMR元件、GMR元件包含磁化方向固定的磁化固定层；磁化方向根据施加的磁场的方向变化的自由层，配置于磁化固定层和自由层之间的非磁性层。AMR元件包含具有形状各向异性的磁性层。
如图9所示，在MR元件是TMR元件或GMR元件的情况下，MR元件具有多个下部电极61、多个MR膜50和多个上部电极62。多个下部电极61设置于基板(未图示)上。各下部电极61具有细长的形状。在下部电极61的长度方向上邻接的2个下部电极61之间形成有间隙。在下部电极61的上表面上的长度方向的两端附近分别设置有MR膜50。如图10所示，MR膜50是在俯视中大致圆形的形状，包括从下部电极61侧依次层叠的自由层51、非磁性层52、磁化固定层53和反铁磁性层54。自由层51电连接于下部电极61。反铁磁层54由反铁磁性材料制成，通过在磁化固定层53之间产生交换耦合，从而起到固定磁化固定层53的磁化的方向的作用。多个上部电极62设置于多个MR膜50上。各上部电极62具有细长的形状，配置于在下部电极61的长度方向上邻接的2个下部电极61上，将邻接的2个MR膜50的反铁磁性层54彼此电连接。此外，MR膜50也可以具有从上部电极62侧依次由自由层51、非磁性层52、磁化固定层53和反铁磁性层54层叠而构成的结构。另外，通过将磁化固定层53设为铁磁性层/非磁性中间层/铁磁性层的层叠铁结构(laminated ferri structure)，并将两个铁磁性层设为反铁磁性地结合而成的，所谓的自固定型的固定层(Synthetic Ferri Pinned层，SFP层)，从而使反铁磁性层54可以被省略。
在TMR元件中，非磁性层52是隧道势垒层。在GMR元件中，非磁性层52是非磁性导电层。在TMR元件、GMR元件中，电阻值根据由自由层51的磁化的方向相对于磁化固定层53的磁化的方向所成的角度而变化，并且该角度为0°(彼此的磁化方向是平行的)时电阻值最小，为180°(彼此的磁化方向是反向平行的)时成为最大。
在图8中，在构成第1～第4磁检测元件部R1～R4的磁检测元件是TMR元件或GMR元件的情况下，其磁化固定层53的磁化方向由实线箭头表示。在磁检测部3的惠斯通电桥电路3A中，磁检测元件R1、R2的磁化固定层53的磁化方向平行于第2方向(Y轴方向)D2，并且磁检测元件R1的磁化固定层53的磁化方向与磁检测元件R2的磁化固定层53的磁化方向互为反向平行。另外，磁检测元件R3、R4的磁化固定层53的磁化方向平行于第1方向(X轴方向)D1，磁检测元件R3的磁化固定层53的磁化方向与磁检测元件R4的磁化固定层53的磁化方向互为反向平行。在磁检测部3中，输出端口E1、E2的电位差根据伴随着多极磁铁2的相对的移动的磁场的方向的变化而变化，并且作为表示磁场强度的信号的传感器信号S被输出至运算处理部4。当多极磁铁2相对地在第2方向(Y轴方向)D2上移动时，由多极磁铁2产生并施加于各磁检测元件R1～R4的第1方向(X轴方向)D1的磁场发生变化。随之，磁检测元件R1、R2的电阻值改变，但是磁检测元件R3、R4的电阻值不改变。对应于由此产生的输出端口E1、E2的电位差的信号作为传感器信号S被输出至运算处理部4。另外，当多极磁铁2相对地在第1方向(X轴方向)D1上移动时，由多极磁铁2产生并施加于各磁检测元件R1～R4的第2方向(Y轴方向)D2的磁场发生变化。随之，磁检测元件R3、R4的电阻值改变，但是磁检测元件R1、R2的电阻值不改变。对应于由此产生的输出端口E1、E2的电位差的信号作为传感器信号S被输出至运算处理部4。差分检测器5将对应于输出端口E1、E2的电位差的信号作为传感器信号S输出至运算处理部4的A/D转换部41。
如上所述，检测部3中的磁检测元件R1、R2的磁化固定层53的磁化方向与磁检测元件R3、R4的磁化固定层53的磁化方向彼此正交。由此，可以用1个磁检测部3检测从多极磁铁2产生的X轴方向的磁场和Y轴方向的磁场。
A/D转换部41将从磁检测部3输出的传感器信号S(与移动量有关的模拟信号)转换为数字信号，并将该数字信号输入至运算部42。运算部42对由A/D转换部41从模拟信号转换的数字信号进行运算处理，计算多极磁铁2的相对的移动量。该计算部42由例如微型计算机、ASIC(Application Specific Integrated Circuit，应用型专用集成电路)等构成。
如上所述，在本实施方式中，当多极磁铁2在第1方向(X轴方向)D1上相对地移动时，由多极磁铁2产生并且施加于各磁检测元件R1～R4的第2方向(Y轴方向)D2的磁场的强度逐渐变化。由此，由于磁检测元件R1、R2的自由层51的磁化方向逐渐改变，从而使对应于输出端口E1、E2的电位差而输出的传感器信号S线性地变化。另一方面，当多极磁铁2在第2方向(Y轴方向)D2上相对地移动时，由多极磁铁2产生并且施加于各磁检测元件R1～R4的第1方向(X轴方向)D1的磁场的强度逐渐变化。由此，由于磁检测元件R3、R4的自由层51的磁化方向逐渐改变，从而使对应于输出端口E1、E2的电位差而输出的传感器信号S线性地变化。因此，根据本实施方式所涉及的磁传感器装置1，能够高精度地进行基于向2个轴方向(X轴方向和Y轴方向)的多极磁铁2的相对的移动的位置检测。另外，通过多极磁铁2具有中性区域23，从而可以减小磁检测部3的位置偏移(当沿Z轴方向观察时的多极磁铁2和磁检测部3之间的彼此的几何学的中心的位置偏移)引起的磁传感器装置1的特性(位置检测精度)的变动。
因此，由于具有上述的结构的磁传感器装置1能够高精度地进行基于向2个轴方向(X轴方向和Y轴方向)的多极磁铁2的相对的移动的位置检测，例如，可以适合用作照相机等的拍摄装置中的棱镜驱动机构(光学式抖动修正机构)、操纵杆型输入机构中的位置检测装置等。
以上说明的实施方式是为了促进对本发明的理解而描述的，而不是为了限制本发明而描述的。因此，在上述实施方式中公开的各要素，旨在包括属于本发明的技术范围的所有设计变更或等同物。
上述实施方式中，列举了能够检测向2个轴方向(X轴方向和Y轴方向)的多极磁铁2的相对的移动量的磁传感器装置1为例进行了说明，但是本发明不限于该方式。例如，磁传感器装置1也可以用作能够检测向1个轴方向(X轴方向或Y轴方向)的多极磁铁2的相对的移动量的装置。
在上述实施方式中，列举了具有包含中性区域23的多极磁铁2的磁传感器装置1为例进行了说明，但不限于该方式。例如，磁传感器装置1具有的多极磁铁2也可以不包含中性区域23。在这种情况下，与具有包含中性区域23的多极磁铁2的磁传感器装置1相比，由于因多极磁铁2与磁检测部3的相对的位置关系(初始状态下的位置关系)产生的传感器信号S的变动容易变大，因此能够设置磁检测器3的区域AR的大小变小。
【实施例】
在下文中，将列举出实施例等对本发明进行更详细地说明，但本发明不限于任何以下的实施例等。
[实施例1]
在图1～3所示的磁传感器装置1中，通过模拟求得在使多极磁铁2沿着X轴方向从-X的地点移动到+X的地点时的磁检测部3的相对的位置(Position)与施加于磁检测元件R1～R4的Y轴方向的磁场强度By之间的关系。根据该模拟结果，求得磁场强度By的变化相对于相对的位置(Position)的变化的线性(Linearity)(E1)。此外，在上述磁传感器装置1中，将多极磁铁2的直径设为4mm，厚度设为4mm，第1面21与磁检测部3之间的间隔G设为2mm。另外，在初始状态下，使多极磁铁2的几何学的中心与磁检测部3的几何学的中心完全一致。将结果在图11中示出。
[实施例2]
除了使用图5和图6所示的磁传感器装置1以外，即，除了将多极磁铁2变更为被8极磁化了的磁铁以外，其余与实施例1同样地求得磁场强度By的变化相对于相对的位置(Position)的变化的线性(Linearity)(E2)。将结果在图11中示出。
[比较例1]
对除了使用厚度方向上具有磁化方向的被2极磁化了的磁铁(直径：4mm，厚度：4mm)来代替多极磁铁2以外，其余与实施例1具有同样的结构的磁传感器装置，同样地求得磁场强度By的变化相对于相对的位置(Position)的变化的线性(Linearity)(CE1)。将结果在图11中合并示出。
[比较例2]
对除了使用厚度方向上具有磁化方向的被2极磁化了的磁铁(直径：2mm，厚度：4mm)来代替多极磁铁2以外，其余与实施例1具有同样的结构的磁传感器装置，同样地求得磁场强度By的变化相对于相对的位置(Position)的变化的直线性(Linearity)(CE2)。将结果在图11中合并示出。
从图11所示的图表可以明显看出，在实施例1和实施例2的磁传感器装置1中，与比较例1和比较例2的磁传感器装置相比，由于磁场强度By的变化相对于相对的位置(Position)的变化的线性更优异，因此确认了能够高精度地进行位置检测。
[实施例3]
使用除了将磁性检测部3的几何学的中心从多极磁铁2的几何学的中心向+X方向上偏移1.5mm来配置磁性检测部3之外，其余具有与第1实施例同样的结构的磁传感器装置1，通过模拟求得当使多极磁铁2沿Y轴方向从-Y的地点移动至+Y的地点时的磁检测部3的相对的位置(Position)、与施加于磁检测元件R1～R4的X轴方向的磁场强度Bx之间的关系(E3)。另外，同样地，通过模拟求得当使多极磁铁2沿X轴方向从-X的地点移动至+X的地点时的磁检测部3的相对的位置(Position)、与施加于磁检测元件R1～R4的Y轴方向的磁场强度By之间的关系(E3)。相对的位置(Position)与磁场强度Bx之间的关系的模拟结果在图12中示出，相对的位置(Position)与磁场强度By之间的关系的模拟结果在图13中示出。
[实施例4]
除了将磁性检测部3的几何学的中心从多极磁铁2的几何学的中心向-X方向上偏移1.5mm来配置磁性检测部3之外，其余使用具有与实施例2同样的结构的磁性传感器装置1，通过模拟求得当使多极磁铁2沿Y轴方向从-Y的地点移动至+Y的地点时的磁检测部3的相对的位置(Position)、与施加于磁检测元件R1～R4的X轴方向的磁场强度Bx之间的关系(E4)。另外，同样地，通过模拟求得当使多极磁铁2沿X轴方向从-X的地点移动至+X的地点时的磁检测部3的相对的位置(Position)、与施加于磁检测元件R1～R4的Y轴方向的磁场强度By之间的关系(E4)。相对的位置(Position)与磁场强度Bx之间的关系的模拟结果在图12中示出，相对的位置(Position)与磁场强度By之间的关系的模拟结果在图13中合并示出。
图12和图13还合并示出了实施例2的模拟结果(E2)作为参考。从图12和图13所示的图表中可以明显看出，确认了即使磁检测部3的相对的位置(Position)发生偏移，对磁传感器装置1的特性(来自磁检测部3的传感器信号S的输出)的影响非常小。根据该结果，可以说相对于多极磁铁2和磁检测部3的组装位置的允许误差大，磁传感器装置1的制造是容易的。
[实施例5]
除了具备不具有中性区域的多极磁铁2以外，其余使用与实施例2同样的结构的磁传感器装置1，通过模拟求得当使多极磁铁2沿Y轴方向从-Y的地点移动至+Y的地点时的磁检测部3的相对的位置(Position)、与施加于磁检测元件R1～R4的X轴方向的磁场强度Bx之间的关系(E5)。另外，同样地，通过模拟求得当使多极磁铁2沿X轴方向从-X的地点移动至+X的地点时的磁检测部3的相对的位置(Position)、与施加于磁检测元件R1～R4的Y轴方向的磁场强度By之间的关系(E5)。相对的位置(Position)与磁场强度Bx之间的关系的模拟结果在图14中示出，相对的位置(Position)与磁场强度By之间的关系的模拟结果在图15中示出。
[实施例6]
除了将磁性检测部3的几何学的中心从多极磁铁2的几何学中心向+Y方向上偏移0.2mm来配置磁性检测部3之外，其余使用与实施例5同样的结构的磁传感器装置1，通过模拟求得当使多极磁铁2沿Y轴方向从-Y的地点移动至+Y的地点时的磁检测部3的相对的位置(Position)、与施加于磁检测元件R1～R4的X轴方向的磁场强度Bx之间的关系(E6)。另外，同样地，通过模拟求得当使多极磁铁2沿X轴方向从-X的地点移动至+X的地点时的磁检测部3的相对的位置(Position)、与施加于磁检测元件R1～R4的Y轴方向的磁场强度By之间的关系(E6)。综合将相对的位置(Position)与磁场强度Bx之间的关系的模拟结果在图14中示出，相对的位置(Position)与磁场强度By之间的关系的模拟结果在图15中示出。
[实施例7]
除了将磁性检测部3的几何学的中心从多极磁铁2的几何学的中心向-Y方向上偏移0.5mm来配置磁性检测部3之外，其余使用与实施例5同样的结构的磁传感器装置1，通过模拟求得当使多极磁铁2沿Y轴方向从-Y的地点移动至+Y的地点时的磁检测部3的相对的位置(Position)、与施加于磁检测元件R1～R4的X轴方向的磁场强度Bx之间的关系(E7)。另外，同样地，通过模拟求得当使多极磁铁2沿X轴方向从-X的地点移动至+X的地点时的磁检测部3的相对的位置(Position)、与施加于磁检测元件R1～R4的Y轴方向的磁场强度By之间的关系(E7)。综合将相对的位置(Position)与磁场强度Bx之间的关系的模拟结果在图14中示出，相对的位置(Position)与磁场强度By之间的关系的模拟结果在图15中示出。
从图14和图15所示的结果可以明显看出，通过多极磁铁2具有中性区域23，从而难以通过多极磁铁2和磁检测部3的相对的位置(Position)的位置偏离，而对传感器装置1的特性(来自磁检测部3的传感器信号S的输出)产生大的影响。

Claims (12)

1.一种磁传感器装置，其特征在于，
具备：
多极磁铁，其具有第1面和与该第1面相对的第2面，并以将所述第1面放射状地分割成n个区域的方式由极性不同的磁极交替地排列而成，其中n是4以上的整数；以及
磁检测部，以与所述多极磁铁的所述第1面相对的方式设置而成，
所述多极磁铁被设置为至少能够在与所述第1面和所述第2面实质上平行的平面内的第1方向上相对地移动，
所述磁检测部输出对应于伴随所述多极磁铁的相对的移动的磁场的变化的信号，
在正交于所述第1面的方向上，所述多极磁铁和所述磁检测部的各自的几何学的中心实质上一致。
2.根据权利要求1所述的磁传感器装置，其特征在于，
所述多极磁铁被设置为能够在所述平面内的正交于所述第1方向的第2方向上相对地移动，
所述磁检测部输出对应于伴随所述多极磁铁的向所述第1方向和/或所述第2方向的相对的移动的磁场的变化的信号。
3.根据权利要求2所述的磁传感器装置，其特征在于，
所述磁检测部输出对应于伴随所述多极磁铁的向所述第1方向的相对的移动的、在所述第2方向上的所述磁场的变化的信号，并且输出对应于伴随所述多极磁铁的向所述第2方向的相对的移动的、在所述第1方向上的所述磁场的变化的信号。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的磁传感器装置，其特征在于，
所述多极磁铁包含所述极性不同的磁极间任意的极性均没有被磁化的中性区域。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的磁传感器装置，其特征在于，
所述磁检测部在与所述多极磁铁的所述第1表面之间持有规定的间隔而设置。
6.根据权利要求5所述的磁传感器装置，其特征在于，
所述磁检测部与所述多极磁铁的所述第1面之间的间隔为0.1～5mm。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的磁传感器装置，其特征在于，
所述磁检测部具有包含磁化方向被固定而成的磁化固定层的磁检测元件。
8.根据权利要求7所述的磁传感器装置，其特征在于，
所述磁检测部具有多个所述磁检测元件，
一个所述磁检测元件的所述磁化固定层的所述磁化方向实质上平行于所述第1方向，另一个所述磁检测元件的所述磁化固定层的磁化方向实质上平行于所述第2方向。
9.根据权利要求7所述的磁传感器装置，其特征在于，
所述磁检测元件是TMR元件、GMR元件或AMR元件。
10.一种多极磁铁，其特征在于，
所述多极磁铁具有极性互不相同的第1磁极和第2磁极，
所述多极磁铁具有第1面和与该第1面相对的第2面，
当从所述第1面侧观察时，所述第1磁极和所述第2磁极以将所述第1面放射状地分割成n个区域的方式交替地排列，其中n是4以上的整数。
11.根据权利要求10所述的多极磁铁，其特征在于，
当从所述第1面侧观察时，n/2个所述第1磁极和n/2个所述第2磁极以将所述第1面放射状地分割成n个区域的方式交替地排列，n是4以上的偶数，
当从所述第2面侧观察时，所述第2磁极处于与位于所述第1面侧的所述各第1磁极相对的位置，所述第1磁极处于与位于所述第1面侧的所述各第2磁极相对的位置。
12.根据权利要求10或11所述的多极磁铁，其特征在于，
所述多极磁铁包含位于互相邻接的所述第1磁极和所述第2磁极之间的中性区域。
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