CN117255954A - 磁传感器和磁检测系统 - Google Patents

Abstract

本公开的目的是有助于更准确地检测施加到磁传感器的磁场的取向。一种磁传感器(100)包括第一半桥电路(H1)、第二半桥电路和保持构件。第一半桥电路(H1)包括第一磁阻效应元件(Mr1)和第二磁阻效应元件(Mr2)。第二半桥电路包括第三磁阻效应元件和第四磁阻效应元件。第一磁阻效应元件(Mr1)检测与X轴对准的磁场。第二磁阻效应元件(Mr2)检测与Y轴对准的磁场。第三磁阻效应元件检测与第一轴(V轴)对准的磁场。第四磁阻效应元件检测与第二轴(W轴)对准的磁场。

Description

磁传感器和磁检测系统

技术领域

本公开总体上涉及磁传感器和磁检测系统，并且更具体地，涉及包括多个磁阻效应元件的磁传感器和磁检测系统。

背景技术

专利文献1公开了一种包括多个磁阻元件(磁阻效应元件)的磁传感器。每个磁阻元件包括自由磁性层和钉扎磁性层，该自由磁性层的磁化方向在外部磁场的影响下变化，该钉扎磁性层的磁化方向是固定的。多个磁阻元件由第一对磁阻元件和第二对磁阻元件组成。在第一对磁阻元件和第二对磁阻元件中，它们各自的第一钉扎磁性层具有相同的磁化方向，并且它们各自的第二钉扎磁性层也具有相同的磁化方向。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP 2014-206432A

发明内容

本公开的目的是提供均有助于更准确地检测施加到磁传感器的磁场的取向的磁传感器和磁检测系统。

根据本公开的一个方面的磁传感器包括第一半桥电路、第二半桥电路和保持构件。第一半桥电路包括：第一磁阻效应元件和第二磁阻效应元件，彼此半桥连接；以及第一输出端子，从第一磁阻效应元件和第二磁阻效应元件之间的连接节点传送第一输出信号。第二半桥电路包括：第三磁阻效应元件和第四磁阻效应元件，彼此半桥连接；以及第二输出端子，从第三磁阻效应元件和第四磁阻效应元件之间的连接节点传送第二输出信号。保持构件保持第一半桥电路和第二半桥电路。第一磁阻效应元件检测与X轴对准的磁场。第二磁阻效应元件检测与垂直于X轴的Y轴对准的磁场。第三磁阻效应元件检测与第一轴对准的磁场，该第一轴与X轴和Y轴共面，并且不同于X轴或Y轴中的任一个。第四磁阻效应元件检测与第二轴对准的磁场，该第二轴与X轴和Y轴共面，并且垂直于第一轴。

根据本公开的另一方面的磁检测系统包括上述磁传感器和处理电路。处理电路至少基于第一输出信号和第二输出信号来确定施加到磁传感器的磁场的取向。

附图说明

图1是根据示例性实施例的磁传感器的第一半桥电路和第三半桥电路的等效电路图；

图2是磁传感器的第二半桥电路和第四半桥电路的等效电路图；

图3是示出了可以如何使用磁传感器的示意图；

图4是磁传感器的分解透视图；

图5是磁传感器的透视图；

图6是磁传感器的磁阻效应元件的截面图；以及

图7示出了磁传感器的输出信号。

具体实施方式

将参考附图描述根据示例性实施例的磁传感器和磁检测系统。注意，下面要描述的实施例仅是本公开的各种实施例中的示例性实施例，并且不应被解释为限制。相反，在不脱离本公开的范围的情况下，可以根据设计选择或任何其他因素以各种方式容易地修改示例性实施例。要在对实施例的以下描述中参考的附图全部是示意图。因此，附图中所示的各个构成元件的尺寸(包括厚度)的比率并不总是反映它们的实际尺寸比率。

(概述)

如图1和图2所示，根据示例性实施例的磁传感器100包括第一半桥电路H1、第二半桥电路H2和保持构件7(参考图4)。第一半桥电路H1包括：第一磁阻效应元件Mr1和第二磁阻效应元件Mr2，彼此半桥连接；以及第一输出端子H10，从第一磁阻效应元件Mr1和第二磁阻效应元件Mr2之间的连接节点传送第一输出信号。第二半桥电路H2包括：第三磁阻效应元件Mr3和第四磁阻效应元件Mr4，彼此半桥连接；以及第二输出端子H20，从第三磁阻效应元件Mr3和第四磁阻效应元件Mr4之间的连接节点传送第二输出信号。保持构件7保持第一半桥电路H1和第二半桥电路H2。

在以下描述中，第一磁阻效应元件至第四磁阻效应元件Mr1至Mr4和第五磁阻效应元件至第八磁阻效应元件Mr5至Mr8(稍后将描述)中的每一个在下文中将称为磁阻效应元件Mr0(参考图6)。

在图1和图2中，放置在表示每个磁阻效应元件Mr0的矩形内的双头箭头指示磁阻效应元件Mr0相对于磁场的灵敏度方向。通过调节每个磁阻效应元件Mr0的取向来控制灵敏度方向。

第一磁阻效应元件Mr1检测与X轴对准的磁场。第二磁阻效应元件Mr2检测与垂直于X轴的Y轴对准的磁场。第三磁阻效应元件Mr3检测与第一轴(V轴)对准的磁场。第一轴(V轴)与X轴和Y轴共面，并且不同于X轴或Y轴中的任一个。第四磁阻效应元件Mr4检测与第二轴(W轴)对准的磁场。第二轴(W轴)与X轴和Y轴共面，并且垂直于第一轴(V轴)。

该实施例使得在施加到磁传感器100的磁场旋转时所传送的第一输出信号具有接近于理想正弦波的波形，并且使得第二输出信号具有相对于正弦波具有相移的波形。这使得能够基于第一输出信号和第二输出信号来准确地确定施加到磁传感器100的磁场的取向。

此外，第一半桥电路H1和第二半桥电路H2在单个保持构件7中聚合在一起。与多个磁阻效应元件Mr0分布在多个构件中的情况相比，这省去了调整多个磁阻效应元件Mr0之间的位置关系的麻烦。此外，这还减少了位置关系的变化导致检测到的磁场的取向的准确度下降的机会。

在以下描述中，将与X轴、Y轴、V轴和W轴一起使用Z轴，该Z轴是垂直于X轴和Y轴两者的轴。注意，X轴、Y轴、Z轴、V轴和W轴中的每一个是在磁传感器100上限定的虚拟轴，并且是非实质轴。

(细节)

(1)总体配置

如图3至图5所示，磁传感器100包括第一传感器块1、第二传感器块2、第三传感器块3、第四传感器块4、柔性板5和保持构件7。

在以下描述中，第一传感器块1、第二传感器块2、第三传感器块3和第四传感器块4中的每一个在下文中有时将称为“传感器块Sb1”。每个传感器块Sb1包括两个磁阻效应元件Mr0。

在图3中，示出为穿过表示每个传感器块Sb1的矩形的双头箭头指示传感器块Sb1的两个磁阻效应元件Mr0相对于磁场的灵敏度方向。一个传感器块Sb1中包括的两个磁阻效应元件Mr0中的一个磁阻效应元件Mr0具有与另一个磁阻效应元件Mr0相同的灵敏度方向。

如图5所示，磁检测系统200包括磁传感器100和处理电路201。处理电路201至少基于第一输出信号和第二输出信号来确定施加到磁传感器100的磁场的取向。

在实施例的以下描述中，假设磁传感器100和磁检测系统200用于确定从电机的转子8(参考图3)产生的磁场的取向，并且从而确定转子8的旋转角。

(2)转子

转子8包括多个永磁体。多个永磁体形成多个磁极80。换言之，多个永磁体具有多个磁极80。多个磁极80在转子8的旋转方向上并排布置，使得N极和S极交替地布置。在图3中，多个磁极80并排布置，使得N极和S极在转子8的旋转方向上每45度彼此交替。在图3中，每个磁极80被标记为“N”或“S”，该“N”指示磁极80是N极，该“S”指示磁极80是S极。注意，字母“N”和“S”仅出于说明性目的而示出在附图上，并且实际上磁极80不具有这样的题刻字母。

(3)传感器块

多个传感器块Sb1具有相同的配置。每个传感器块Sb1具有主体Sb10和两个磁阻效应元件Mr0。

更具体地，第一传感器块Sb1包括(第一)主体Sb10、第一磁阻效应元件Mr1和第五磁阻效应元件Mr5。第二传感器块Sb1包括(第二)主体Sb10、第二磁阻效应元件Mr2和第六磁阻效应元件Mr6。第三传感器块Sb1包括(第三)主体Sb10、第三磁阻效应元件Mr3和第七磁阻效应元件Mr7。第四传感器块Sb1包括(第四)主体Sb10、第四磁阻效应元件Mr4和第八磁阻效应元件Mr8。

主体Sb10具有长方体形状。当在平面中观察时，主体Sb10具有正方形形状。主体Sb10保持两个磁阻效应元件Mr0。主体Sb10由保持构件7保持。

第一传感器块1的(第一)主体Sb10保持第一磁阻效应元件Mr1和第五磁阻效应元件Mr5。第二传感器块2的(第二)主体Sb10保持第二磁阻效应元件Mr2和第六磁阻效应元件Mr6。第三传感器块3的(第三)主体Sb10保持第三磁阻效应元件Mr3和第七磁阻效应元件Mr7。第四传感器块4的(第四)主体Sb10保持第四磁阻效应元件Mr4和第八磁阻效应元件Mr8。

磁阻效应元件Mr0具有根据所施加的磁场的幅度而变化的电阻值。磁传感器100将磁阻效应元件Mr0的电阻值的变化作为电压信号输出。磁阻效应元件Mr0对在预定的第一方向上的磁场不具有灵敏度，但对在垂直于第一方向的第二方向上的磁场具有灵敏度。磁阻效应元件Mr0对在第二方向上的磁场的灵敏度是最大的。

磁阻效应元件Mr0响应于在一个方向上的磁场和在相反方向上的磁场(如果这两个磁场具有相同的幅度的话)而以相同的模式引起电阻变化。以一个传感器块Sb1为例，可以看出，两个磁阻效应元件Mr0被布置在传感器块Sb1中，以面向相同的方向。

(4)保持构件和柔性板

如图4所示，保持构件7可以具有例如长方体形状。保持构件7是合成树脂的模制产品。保持构件7具有表面70。表面70具有多个(例如，在图4所示的示例中为四个)凹陷71。多个凹陷71与多个传感器块Sb1一一对应。每个凹陷71接纳传感器块Sb1中的插入到该凹陷71的对应一个。以这种方式，保持构件7保持多个传感器块Sb1。此外，每个传感器块Sb1在已经安装到柔性板5上之后被插入到凹陷71中的对应的一个凹陷中。也就是说，多个传感器块Sb1与柔性板5一起由保持构件7保持。

保持构件7具有多个(例如，在图4所示的示例中为三个)凹槽72，柔性板5插入到该多个凹槽72。多个凹陷71经由多个凹槽72彼此连接。保持构件7还具有与表面70相交的四个(图4中仅示出了其中的两个)侧表面75。四个侧表面75中的两个各自具有插入孔76。每个插入孔76与凹陷71中的相应的一个凹陷71连通。柔性板5穿过这两个插入孔76中的至少一个。这允许柔性板5的一部分延伸出保持构件7。

如上所述，多个传感器块Sb1安装到柔性板5上。多个传感器块Sb1包括第一磁阻效应元件至第八磁阻效应元件Mr1至Mr8。也就是说，第一磁阻效应元件、第二磁阻效应元件、第三磁阻效应元件和第四磁阻效应元件Mr1至Mr4以及第五磁阻效应元件、第六磁阻效应元件、第七磁阻效应元件和第八磁阻效应元件Mr5至Mr8安装到柔性板5上。此外，保持构件7与柔性板5一起保持多个传感器块Sb1。也就是说，保持构件7与柔性板5一起保持第一磁阻效应元件、第二磁阻效应元件、第三磁阻效应元件和第四磁阻效应元件Mr1至Mr4以及第五磁阻效应元件、第六磁阻效应元件、第七磁阻效应元件和第八磁阻效应元件Mr5至Mr8。

当柔性板5展开成平坦形状时，多个传感器块Sb1在柔性板5上布置成线。每个传感器块Sb1沿保持构件7的表面70的法线插入到凹陷71中的对应的一个凹陷71中。柔性板5的位于多个传感器块Sb1之间的部分插入到多个凹槽72中。柔性板5通过插入孔76部分地延伸出保持构件7。

柔性板5将多个传感器块Sb1的多个磁阻效应元件Mr0电连接在一起。多个磁阻效应元件Mr0还经由柔性板5电连接到处理电路201和电源。更具体地，多个磁阻效应元件Mr0经由第一输出端子H10、第二输出端子H20、第三输出端子H30(稍后将描述)和第四输出端子H40(稍后将描述)电连接到处理电路201。

(5)磁阻效应元件

首先，将参考图1和图2描述每个磁阻效应元件Mr0对磁场的灵敏度方向。

当多个传感器块Sb1由保持构件7保持时，第一传感器块1的第一磁阻效应元件Mr1和第五磁阻效应元件Mr5被定向为检测与X轴对准的磁场。此时，第二传感器块2的第二磁阻效应元件Mr2和第六磁阻效应元件Mr6被定向为检测与Y轴对准的磁场。

此外，此时，第三传感器块3的第三磁阻效应元件Mr3和第七磁阻效应元件Mr7被定向为检测与V轴(第一轴)对准的磁场。同时，此时，第四传感器块4的第四磁阻效应元件Mr4和第八磁阻效应元件Mr8被定向为检测与W轴(第二轴)对准的磁场。

V轴(第一轴)是与相对于X轴的45度方向对准的轴。如本文中所使用的，两个轴(例如，在本示例中的V轴和X轴)中的一个轴“是与相对于另一个轴的45度方向对准的轴”的表述是指两个轴之间的角度差等于或大于40度且等于或小于50度的情况。此外，第一传感器块1对磁场的灵敏度方向和第三传感器块3对磁场的灵敏度方向之间的角度差优选地等于或大于40度且等于或小于50度。

W轴(第二轴)是与相对于Y轴的45度方向对准的轴。也就是说，W轴和Y轴之间的角度差等于或大于40度且等于或小于50度。此外，第二传感器块2对磁场的灵敏度方向和第四传感器块4对磁场的灵敏度方向之间的角度差优选地等于或大于40度且等于或小于50度。

第一传感器块1对磁场的灵敏度方向(即，与X轴对准的方向)和第二传感器块2对磁场的灵敏度方向(即，与Y轴对准的方向)之间的角度差优选地等于或大于85度且小于95度。

第三传感器块3对磁场的灵敏度方向(即，与V轴对准的方向)和第四传感器块4对磁场的灵敏度方向(即，与W轴对准的方向)之间的角度差优选地等于或大于85度且小于95度。

第一磁阻效应元件Mr1的第一端子电连接到电源的较低电位电路径(即，具有参考电位的电路径)。在本实施例中，参考电位是地电位。第一磁阻效应元件Mrl的第二端子电连接到第二磁阻效应元件Mr2的第一端子。第二磁阻效应元件Mr2的第二端子电连接到电源的较高电位电路径。

第三磁阻效应元件Mr3的第一端子电连接到电源的较低电位电路径。第三磁阻效应元件Mr3的第二端子电连接到第四磁阻效应元件Mr4的第一端子。第四磁阻效应元件Mr4的第二端子电连接到电源的较高电位电路径。

第五磁阻效应元件Mr5的第一端子电连接到电源的较高电位电路径。第五磁阻效应元件Mr5的第二端子电连接到第六磁阻效应元件Mr6的第一端子。第六磁阻效应元件Mr6的第二端子电连接到电源的较低电位电路径。

第七磁阻效应元件Mr7的第一端子电连接到电源的较高电位电路径。第七磁阻效应元件Mr7的第二端子电连接到第八磁阻效应元件Mr8的第一端子。第八磁阻效应元件Mr8的第二端子电连接到电源的较低电位电路径。

第五磁阻效应元件Mr5和第六磁阻效应元件Mr6形成第三半桥电路H3。更具体地，第三半桥电路H3包括第五磁阻效应元件Mr5、第六磁阻效应元件Mr6和第三输出端子H30。第三半桥电路H3是磁传感器100的构成元件。第三半桥电路H3由保持构件7保持。第五磁阻效应元件Mr5和第六磁阻效应元件Mr6彼此半桥连接。第三输出端子H30从第五磁阻效应元件Mr5和第六磁阻效应元件Mr6之间的连接节点传送第三输出信号，该第三输出信号相对于第一输出信号具有反相。

第七磁阻效应元件Mr7和第八磁阻效应元件Mr8形成第四半桥电路H4。更具体地，第四半桥电路H4包括第七磁阻效应元件Mr7、第八磁阻效应元件Mr8和第四输出端子H40。第四半桥电路H4是磁传感器100的构成元件。第四半桥电路H4由保持构件7保持。第七磁阻效应元件Mr7和第八磁阻效应元件Mr8彼此半桥连接。第四输出端子H40从第七磁阻效应元件Mr7和第八磁阻效应元件Mr8之间的连接节点传送第四输出信号，该第四输出信号相对于第二输出信号具有反相。

将第一半桥电路H1和第三半桥电路H3相互比较，可以看出，两个半桥电路H1、H3中的每一个包括具有相同的灵敏度方向组合的两个磁阻效应元件Mr0，但是如图1所示，这两个半桥电路H1、H3中的一个中的高电位侧和低电位侧上的磁阻效应元件Mr0的布置与半桥电路H3、H1中的另一个中的布置相反。因此，第三输出信号相对于第一输出信号具有反相。

将第二半桥电路H2和第四半桥电路H4相互比较，可以看出，两个半桥电路H2、H4中的每一个包括具有相同的灵敏度方向组合的两个磁阻效应元件Mr0，但是如图2所示，这两个半桥电路H2、H4中的一个中的高电位侧和低电位侧上的磁阻效应元件Mr0的布置与半桥电路H4、H2中的另一个中的布置相反。因此，第四输出信号相对于第二输出信号具有反相。

第一输出端子H10、第二输出端子H20、第三输出端子H30和第四输出端子H40全部电连接到处理电路201。第一输出端子H10电连接到第一磁阻效应元件Mr1和第五磁阻效应元件Mr5之间的连接节点。第二输出端子H20电连接到第二磁阻效应元件Mr2和第六磁阻效应元件Mr6之间的连接节点。第三输出端子H30电连接到第三磁阻效应元件Mr3和第七磁阻效应元件Mr7之间的连接节点。第四输出端子H40电连接到第四磁阻效应元件Mr4和第八磁阻效应元件Mr8之间的连接节点。

磁阻效应元件Mr0是巨磁阻(GMR)元件。更具体地，磁阻效应元件Mr0是面内电流(CIP)型GMR元件。如图6所示，磁阻效应元件Mr0包括多层堆叠部90和下涂层93。

通过一个在另一个的顶部上交替地堆叠多个磁性层91和多个非磁性层92来形成多层堆叠部90，每个磁性层91包含NiFeCo作为组分，每个非磁性层92包含Cu作为组分。这种结构能够提供高输出的磁阻效应元件Mr0。多层堆叠部90的层数可以是例如等于或大于10或者等于或大于20。磁性层91是铁磁材料层。磁性层91比非磁性层92更容易被磁化。非磁性层92优选地仅包含Cu。

非磁性层92优选地具有与取决于Cu的厚度的磁阻变化率的RKKY振荡的第一峰值相对应的厚度。具体地，非磁性层92优选地具有约1nm的厚度。该配置可以增加磁阻效应元件Mr0的输出波形相对于所施加的磁场的幅度的线性度，并且因此，可以增加磁阻效应元件Mr0的输出。因此，可以更准确地检测施加到磁传感器100的磁场的取向。可以说，只要非磁性层92具有落入0.9nm至1.1nm的范围内的厚度，非磁性层92的厚度就对应于第一峰值。

传感器块Sb1还包括基板层6(参考图6)。基板层6包括基板61(参考图6)和上釉层62(参考图6)。基板61是刚性基板。例如，基板61可以是氧化铝基板。上釉层62形成在基板61的表面上。上釉层62包括玻璃材料(例如，无定形玻璃)作为材料。通过将玻璃浆料印刷到基板61的表面上并烧制玻璃浆料来形成上釉层62。在上釉层62的表面上，形成磁阻效应元件Mr0。

多层堆叠部90位于下涂层93的顶部上。更具体地，下涂层93形成在基板层6的上釉层62的表面上，并且多层堆叠部90形成在下涂层93的表面上。下涂层93包含NiFeCr作为其组分。提供下涂层93使得能够提供高输出磁阻效应元件Mr0。此外，提供下涂层93允许磁性层91中的晶粒充分生长，从而显著提高磁阻效应元件Mr0的耐热性。

磁阻效应元件Mr0在预定方向上不具有灵敏度，但是在与预定方向相交的多个方向上具有各向同性的灵敏度。

磁阻效应元件Mr0的各向异性磁场的场强大于从产生要检测的磁场的转子8(参考图3)施加到磁传感器100的磁场。也就是说，磁阻效应元件Mr0的各向异性磁场的场强大于要由磁传感器100检测的磁场。这使得能够减小磁阻效应元件Mr0的输出波形的失真。

(6)处理电路

处理电路201(参考图5)包括计算机系统，该计算机系统包括一个或多个处理器和存储器。通过使计算机系统的处理器执行存储在计算机系统的存储器中的程序来执行处理电路201的功能。程序可以存储在存储器中。备选地，程序还可以经由诸如互联网之类的电信线路下载，或者在已经存储在诸如存储卡之类的非暂时性存储介质中之后分发。

处理电路201基于第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号和第四输出信号来确定施加到磁传感器100的磁场的取向。

(7)磁场取向的检测

磁传感器100设置在转子8附近。转子8的多个磁极80形成磁化场。当转子8旋转时，施加到磁传感器100的磁场的取向改变。处理电路201基于磁传感器100的输出来确定施加到磁传感器100的磁场的取向。

注意，假设不是转子8而是磁传感器100相对于转子8旋转，则施加到磁传感器100的磁场的取向也随着磁传感器100旋转而改变，并且处理电路201也可以确定磁场的取向。因此，在以下描述中，将参考图3描述转子8被固定并且磁传感器100以L1、L11、L2、L21和L3的顺序改变其位置的情况。磁传感器100围绕转子8旋转，并且因此，X轴、Y轴、V轴和W轴也因此而旋转。

在位置L1、L11、L2、L21和L3中的每一个处，磁传感器100径向地位于转子8的外部。在这种情况下，施加到磁传感器100的磁场的取向垂直于由转子8的旋转轴限定的方向。因此，磁传感器100的取向需要被调节为使针对磁传感器100限定的Z轴与转子8的旋转轴的方向对准。

当磁传感器100以L1、L11、L2、L21和L3的顺序改变其位置时(实际上，当转子8旋转时)，第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号和第四输出信号中的每一个以正弦波或余弦波改变。图7示出了第一输出信号的波形V1和第二输出信号的波形V2。第三输出信号是相对于第一输出信号具有反相的信号。第四输出信号是相对于第二输出信号具有反相的信号。因此，图7中省略了第三输出信号和第四输出信号的图示。在图7中，为了方便起见，多个磁极80被示出为直的磁极。

当磁传感器100位于磁传感器100面向转子8的磁极80之一的中心的位置L1或L3时，与X轴对准的磁场被施加到磁传感器100。在这种情况下，第一传感器块1的第一磁阻效应元件Mr1和第五磁阻效应元件Mr5将具有最大电阻值。同时，第二传感器块2的第二磁阻效应元件Mr2和第六磁阻效应元件Mr6将具有最小电阻值。因此，从第一输出端子H10传送的第一输出信号将是最大的。第三传感器块3和第四传感器块4的相应磁阻效应元件Mr0的电阻值彼此相等。

当磁传感器100位于磁传感器100面向转子8的N磁极80和S磁极80之间的边界的位置L2时，与Y轴对准的磁场被施加到磁传感器100。在这种情况下，第一传感器块1的第一磁阻效应元件Mr1和第五磁阻效应元件Mr5将具有最小电阻值。同时，第二传感器块2的第二磁阻效应元件Mr2和第六磁阻效应元件Mr6将具有最大电阻值。因此，从第一输出端子H10传送的第一输出信号将是最小的。第三传感器块3和第四传感器块4的相应磁阻效应元件Mr0的电阻值彼此相等。

当磁传感器100位于作为位置L1和位置L2之间的中间位置的位置L11时，与W轴对准的磁场被施加到磁传感器100。在这种情况下，第一传感器块1和第二传感器块2的相应磁阻效应元件Mr0的电阻值彼此相等。第三传感器块3的第三磁阻效应元件Mr3和第七磁阻效应元件Mr7将具有最小电阻值。第四传感器块4的第四磁阻效应元件Mr4和第八磁阻效应元件Mr8将具有最大电阻值。因此，从第二输出端子H20传送的第二输出信号将是最小的。

当磁传感器100位于作为位置L2和位置L3之间的中间位置的位置L21时，与V轴对准的磁场被施加到磁传感器100。在这种情况下，第一传感器块1和第二传感器块2的相应磁阻效应元件Mr0的电阻值彼此相等。第三传感器块3的第三磁阻效应元件Mr3和第七磁阻效应元件Mr7将具有最大电阻值。同时，第四传感器块4的第四磁阻效应元件Mr4和第八磁阻效应元件Mr8将具有最小电阻值。因此，从第二输出端子H20传送的第二输出信号将是最大的。

如图7所示，每当磁传感器100相对于转子8的相对旋转角以与每个磁极80的宽度相对应的旋转角变化时，第一输出信号和第二输出信号将重复相同的波形。换言之，与每个磁极80的宽度相对应的旋转角对应于第二输出信号的一个周期。

假设第一输出信号和第二输出信号各自是正弦波，则第一输出信号和第二输出信号之间的相位差是与每个磁极80的宽度的四分之一相对应的旋转角。也就是说，相位差是一个周期的四分之一。因此，假设第一输出信号是正弦波，则第二输出信号将是相对于第一输出信号的余弦波。

例如，处理电路201基于第一输出信号和第二输出信号导出作为正弦波的第一输出信号和作为余弦波的第二输出信号之间的共同相位。每当相位已经改变一个周期时，处理电路201可以决定磁传感器100(实际上，转子8)已经旋转到与一个周期相对应的旋转角。换言之，每当相位已经改变一个周期时，处理电路201可以决定磁传感器100(实际上，转子8)已经旋转到与每个磁极80的宽度相对应的旋转角。以这种方式，处理电路201可以确定磁传感器100(实际上，转子8)已经从起始点处的旋转角旋转了多少。也就是说，处理电路201可以确定相对旋转角。

此外，第一输出信号和第二输出信号的相位与施加到磁传感器100的磁场的取向相对应。也就是说，处理电路201可以确定施加到磁传感器100的磁场的取向。更具体地，处理电路201可以在0度至180度的范围内确定施加到磁传感器100的磁场的取向。

在另一示例中，处理电路201不仅可以基于第一输出信号和第二输出信号、还可以基于第三输出信号和第四输出信号来确定磁传感器100(实际上，转子8)的旋转角。具体地，处理电路201产生表示第一输出信号和第三输出信号之间的差的第一差分信号。第一差分信号具有幅度是第一输出信号的幅度的两倍的波形。此外，处理电路201还产生表示第二输出信号和第四输出信号之间的差的第二差分信号。第二差分信号具有幅度是第二输出信号的幅度的两倍的波形。处理电路201基于第一差分信号和第二差分信号导出作为正弦波的第一差分信号和作为余弦波的第二差分信号之间的共同相位。每当相位已经改变一个周期时，处理电路201可以决定磁传感器100(实际上，转子8)已经旋转到与一个周期相对应的旋转角。第一差分信号和第二差分信号的幅度是第一输出信号和第二输出信号的幅度的两倍，从而允许更准确地确定磁场的取向和磁传感器100(实际上，转子8)的旋转角。

可选地，磁检测系统200可以包括用于检测测量目标(例如，在这种情况下为转子8)的移动(例如，旋转)的起始点的传感器(例如，光学传感器或磁传感器)。每当测量目标做出一个完整旋转时，该传感器产生预定输出信号，并且处理电路201基于预定输出信号来检测起始点。

(第一变型)

下面将描述示例性实施例的第一变型。在以下描述中，该第一变型的具有与上述实施例的对应部分相同的功能的任何构成元件将由与该对应部分的附图标记相同的附图标记表示，并且在本文中将省略其描述。

在上面参考图3描述的示例性实施例中，磁传感器100设置在转子8的圆周的外部。然而，这仅是示例，并且不应被解释为限制。备选地，例如，磁传感器100也可以设置在位置L30(参考图3)处。也就是说，磁传感器100还可以设置在磁传感器100在平行于转子8的旋转轴的方向上面向转子8的位置处。即使在这种情况下，当转子8旋转时，施加到磁传感器100的磁场也旋转，以允许磁传感器100检测磁场的取向。

然而，在这种情况下，磁传感器100的取向需要与上述示例性实施例的取向不同。施加到磁传感器100的磁场的取向将垂直于转子8的径向方向。因此，磁传感器100的取向需要被调节为使得针对磁传感器100限定的Z轴与转子8的径向方向对准。

(示例性实施例的其它变型)

接下来，将一个接一个地列举示例性实施例的其他变型。注意，下面要描述的变型可以适当地组合采用。可选地，下面要描述的变型也可以适当地与上述第一变型组合采用。

磁传感器100不必用于检测检测目标的旋转角。备选地，磁传感器100还可以用于检测检测目标的线性移动。

检测目标不必是转子8。可选地，检测目标和产生要由磁传感器100检测的磁性的物体可以彼此分开地形成，并且然后彼此附接。

磁传感器100不必用于确定旋转角，而仅需要用于检测磁场的取向。

保持构件7不必具有如针对示例性实施例所描述的传感器块Sb1插入凹陷61并由凹陷61保持的结构。备选地，保持构件7还可以具有用于通过例如用粘合剂接合、螺纹、将突起物安装到凹部中、夹紧、焊接或钎焊来保持传感器块Sb1的结构。

多个传感器块Sb1的相应取向如已经针对示例性实施例所描述的那样。然而，可以任意地改变多个传感器块Sb1的布置。例如，当在Z轴方向上观察时，第三传感器块3或第四传感器块4可以与第一传感器块1相邻。此外，例如，多个传感器块Sb1中的两个或更多个传感器块Sb1也可以具有相互不同的Z坐标。

V轴不必是与相对于X轴的45度方向对准的轴。备选地，V轴也可以是与相对于X轴的30度、35度、40度、50度、55度或55度方向对准的轴。即使在这种情况下，也会在第一输出信号和第二输出信号之间引起相位差，并且因此，也可以基于第一输出信号和第二输出信号来确定磁场的取向。

可选地，可以从磁传感器100中省略第三半桥电路H3和第四半桥电路H4。在这种情况下，处理电路201可以基于第一输出信号和第二输出信号而不是表示第一输出信号和第三输出信号之间的差的第一差分信号和表示第二输出信号和第四输出信号之间的差的第二差分信号来确定施加到磁传感器100的磁场的取向。

(概括)

上述示例性实施例及其变型是本公开的以下方面的具体实施方式。

根据第一方面的磁传感器(100)包括第一半桥电路(H1)、第二半桥电路(H2)和保持构件(7)。第一半桥电路(H1)包括：第一磁阻效应元件(Mr1)和第二磁阻效应元件(Mr2)，彼此半桥连接；以及第一输出端子(H10)，从第一磁阻效应元件(Mr1)和第二磁阻效应元件(Mr2)之间的连接节点传送第一输出信号。第二半桥电路(H2)包括：第三磁阻效应元件(Mr3)和第四磁阻效应元件(Mr4)，彼此半桥连接；以及第二输出端子(H20)，从第三磁阻效应元件(Mr3)和第四磁阻效应元件(Mr4)之间的连接节点传送第二输出信号。保持构件(7)保持第一半桥电路(H1)和第二半桥电路(H2)。第一磁阻效应元件(Mr1)检测与X轴对准的磁场。第二磁阻效应元件(Mr2)检测与垂直于X轴的Y轴对准的磁场。第三磁阻效应元件(Mr3)检测与第一轴对准的磁场，该第一轴与X轴和Y轴共面，并且不同于X轴或Y轴中的任何一个。第四磁阻效应元件(Mr4)检测与第二轴对准的磁场，该第二轴与X轴和Y轴共面，并且垂直于第一轴。

这种配置使得当施加到磁传感器(100)的磁场旋转时传送的第一输出信号具有接近理想正弦波的波形，并且使得第二输出信号具有相对于正弦波具有相移的波形。这使得能够基于第一输出信号和第二输出信号准确地确定施加到磁传感器(100)的磁场的取向。

在根据可以结合第一方面实现的第二方面的磁传感器(100)中，第一磁阻效应元件、第二磁阻效应元件、第三磁阻效应元件和第四磁阻效应元件(Mr4)中的每一个包括多层堆叠部(90)，在多层堆叠部(90)中，交替地堆叠至少一个包含NiFeCo作为组分的磁性层(91)和至少一个包含Cu作为组分的非磁性层(92)。

这种配置有助于增加磁阻效应元件(Mr0)的输出。

在根据可以结合第二方面实现的第三方面的磁传感器(100)中，第一磁阻效应元件、第二磁阻效应元件、第三磁阻效应元件和第四磁阻效应元件(Mr4)中的每一个包括：包含NiFeCr作为组分的下涂层(93)；以及位于下涂层(93)的顶部上的多层堆叠部(90)。

这种配置有助于增加磁阻效应元件(Mr0)的输出。

在根据可以结合第二方面或第三方面实现的第四方面的磁传感器(100)中，非磁性层(92)具有与取决于Cu的厚度的磁阻变化率的RKKY振荡的第一峰值相对应的厚度。

这种配置允许磁阻效应元件具有相对于所施加的磁场具有良好的线性度的输出波形，从而能够更准确地确定施加到磁传感器(100)的磁场的取向。

在根据可以结合第一方面至第四方面中的任一个实现的第五方面的磁传感器(100)中，第一轴是与相对于X轴的45度方向对准的轴。

这种配置使得当施加到磁传感器(100)的磁场旋转时传送的第一输出信号具有接近理想正弦波的波形，并且使得第二输出信号具有接近理想余弦波的波形。这使得更容易确定施加到磁传感器(100)的磁场的取向。

在根据可以结合第一方面至第五方面中的任一个实现的第六方面的磁传感器(100)中，相对于第一磁阻效应元件、第二磁阻效应元件、第三磁阻效应元件和第四磁阻效应元件(Mr1-Mr4)中的每一个，各向异性磁场具有比要检测的磁场更大的场强。

这种配置可以减小第一输出信号和第二输出信号的波形的失真。

根据可以结合第一方面至第六方面中的任一个实现的第七方面的磁传感器(100)还包括第三半桥电路(H3)和第四半桥电路(H4)。第三半桥电路(H3)包括：第五磁阻效应元件(Mr5)和第六磁阻效应元件(Mr6)，彼此半桥连接；以及第三输出端子(H30)，从第五磁阻效应元件(Mr5)和第六磁阻效应元件(Mr6)之间的连接节点传送第三输出信号。第三输出信号具有相对于第一输出信号的反相。第三半桥电路(H3)由保持构件(7)保持。第四半桥电路(H4)包括：第七磁阻效应元件(Mr7)和第八磁阻效应元件(Mr8)，彼此半桥连接；以及第四输出端子(H40)，从第七磁阻效应元件(Mr7)和第八磁阻效应元件(Mr8)之间的连接节点传送第四输出信号。第四输出信号具有相对于第二输出信号的反相。第四半桥电路(H4)由保持构件(7)保持。

这种配置允许通过导出具有相互相反相位的两个信号之间的差分输出来使输出大致加倍，从而能够更准确地确定施加到磁传感器(100)的磁场的取向。

根据可以结合第七方面实现的第八方面的磁传感器(100)还包括主体(Sb10)。主体(Sb10)保持第一磁阻效应元件(Mr1)和第五磁阻效应元件(Mr5)。保持构件(7)保持主体(Sb10)。

这种配置允许第一磁阻效应元件(Mr1)和第五磁阻效应元件(Mr5)保持它们的位置关系。

根据可以结合第一方面至第八方面中的任一个实现的第九方面的磁传感器(100)还包括柔性板(5)。在柔性板(5)上，安装第一磁阻效应元件、第二磁阻效应元件、第三磁阻效应元件和第四磁阻效应元件(Mr1-Mr4)。保持构件(7)与柔性板(5)一起保持第一磁阻效应元件、第二磁阻效应元件、第三磁阻效应元件和第四磁阻效应元件(Mr1-Mr4)。

这种配置允许多个磁阻效应元件(Mr0)由保持构件(7)共同保持。

注意，根据第二方面至第九方面的构成元件不是磁传感器(100)的基本构成元件，而是可以被适当地省略。

根据第十方面的磁检测系统(200)包括根据第一方面至第九方面中的任一个的磁传感器(100)和处理电路(201)。处理电路(201)至少基于第一输出信号和第二输出信号来确定施加到磁传感器(100)的磁场的取向。

这种配置可以提供包括处理电路(201)作为其组成部分的磁检测系统(200)。

附图标记列表

5 柔性板

7 保持构件

90 多层堆叠部

91 磁性层

92 非磁性层

93 下涂层

100 磁传感器

200 磁检测系统

201 处理电路

H1 第一半桥电路

H2 第二半桥电路

H3 第三半桥电路

H4 第四半桥电路

H10 第一输出端子

H20 第二输出端子

H30 第三输出端子

H40 第四输出端子

Mr1 第一磁阻效应元件

Mr2 第二磁阻效应元件

Mr3 第三磁阻效应元件

Mr4 第四磁阻效应元件

Mr5 第五磁阻效应元件

Mr6 第六磁阻效应元件

Mr7 第七磁阻效应元件

Mr8 第八磁阻效应元件

Sb1 0主体。

Claims (10)

1.一种磁传感器，包括：

第一半桥电路，包括第一磁阻效应元件、第二磁阻效应元件和第一输出端子，所述第一磁阻效应元件和所述第二磁阻效应元件彼此半桥连接，所述第一输出端子被配置为从所述第一磁阻效应元件和所述第二磁阻效应元件之间的连接节点传送第一输出信号；

第二半桥电路，包括第三磁阻效应元件、第四磁阻效应元件和第二输出端子，所述第三磁阻效应元件和所述第四磁阻效应元件彼此半桥连接，所述第二输出端子被配置为从所述第三磁阻效应元件和所述第四磁阻效应元件之间的连接节点传送第二输出信号；以及

保持构件，保持所述第一半桥电路和所述第二半桥电路，

所述第一磁阻效应元件被配置为检测与X轴对准的磁场，

所述第二磁阻效应元件被配置为检测与垂直于所述X轴的Y轴对准的磁场，

所述第三磁阻效应元件被配置为检测与第一轴对准的磁场，所述第一轴与所述X轴和所述Y轴共面，并且不同于所述X轴或所述Y轴中的任一个，

所述第四磁阻效应元件被配置为检测与第二轴对准的磁场，所述第二轴与所述X轴和所述Y轴共面，并且垂直于所述第一轴。

2.根据权利要求1所述的磁传感器，其中，

所述第一磁阻效应元件、所述第二磁阻效应元件、所述第三磁阻效应元件和所述第四磁阻效应元件中的每一个包括多层堆叠部，在所述多层堆叠部中，交替地堆叠包含NiFeCo作为组分的至少一个磁性层和包含Cu作为组分的至少一个非磁性层。

3.根据权利要求2所述的磁传感器，其中，

所述第一磁阻效应元件、所述第二磁阻效应元件、所述第三磁阻效应元件和所述第四磁阻效应元件中的每一个包括：包含NiFeCr作为组分的下涂层；以及位于所述下涂层的顶部上的所述多层堆叠部。

4.根据权利要求2或3所述的磁传感器，其中，

所述非磁性层具有与取决于Cu的厚度的磁阻变化率的RKKY振荡的第一峰值相对应的厚度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的磁传感器，其中，

所述第一轴是与相对于所述x轴的45度方向对准的轴。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的磁传感器，其中，

相对于所述第一磁阻效应元件、所述第二磁阻效应元件、所述第三磁阻效应元件和所述第四磁阻效应元件中的每一个，各向异性磁场具有比要检测的磁场更大的场强。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的磁传感器，还包括：

第三半桥电路，包括第五磁阻效应元件、第六磁阻效应元件和第三输出端子，所述第五磁阻效应元件和所述第六磁阻效应元件彼此半桥连接，所述第三输出端子被配置为从所述第五磁阻效应元件和所述第六磁阻效应元件之间的连接节点传送第三输出信号，所述第三输出信号具有相对于所述第一输出信号的反相，所述第三半桥电路由所述保持构件保持；以及

第四半桥电路，包括第七磁阻效应元件、第八磁阻效应元件和第四输出端子，所述第七磁阻效应元件和所述第八磁阻效应元件彼此半桥连接，所述第四输出端子被配置为从所述第七磁阻效应元件和所述第八磁阻效应元件之间的连接节点传送第四输出信号，所述第四输出信号具有相对于所述第二输出信号的反相，所述第四半桥电路由所述保持构件保持。

8.根据权利要求7所述的磁传感器，还包括：主体，保持所述第一磁阻效应元件和所述第五磁阻效应元件，其中，

所述保持构件保持所述主体。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的磁传感器，还包括：柔性板，所述第一磁阻效应元件、所述第二磁阻效应元件、所述第三磁阻效应元件和所述第四磁阻效应元件安装在所述柔性板上，其中，

所述保持构件与所述柔性板一起保持所述第一磁阻效应元件、所述第二磁阻效应元件、所述第三磁阻效应元件和所述第四磁阻效应元件。

10.一种磁检测系统，包括：

根据权利要求1至9中任一项所述的磁传感器；以及

处理电路，被配置为至少基于所述第一输出信号和所述第二输出信号来确定施加到所述磁传感器的磁场的取向。