CN204241672U - 磁传感器装置及磁性编码器装置 - Google Patents

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Abstract

一种即便在由磁阻膜构成磁阻元件的情况下、也能恰当地抑制谐波分量的影响的磁传感器装置及磁性编码器装置，在磁传感器(20)中，第一磁阻元件组(Ra)和第二磁阻元件组(Rb)在隔开磁介质(9)的磁极间隔(S极与N极的间隔：磁极间隔)以上的距离的位置彼此与相同的极相对。多个磁阻元件(R1～R4、R11～R14)被配置成抵消三阶谐波分量及五阶谐波分量，第一磁阻元件组(Ra)和第二磁阻元件组(Rb)被配置成抵消七阶谐波分量。因此，即便磁阻元件(25(+a)、25(－a)、25(+b)、25(－b))的内部电阻与磁场的关系不对称，上述影响的差也不易波及第一磁阻元件组(Ra)及第二磁阻元件组(Rb)。

Description

磁传感器装置及磁性编码器装置
技术领域
本实用新型涉及磁传感器装置及使用该磁传感器装置的磁性编码器装置。
背景技术
磁性编码器装置等中使用的磁传感器装置具有磁介质和与磁介质相对的磁传感器，磁传感器对伴随着其与磁介质的相对移动而产生的磁场变化进行检测。在上述磁传感器装置中，如图11(a)中的实线所示，设于磁传感器的磁阻元件的内部电阻R利用与磁场H的变化相对应地变化的磁阻效应。更具体而言，伴随着磁介质与磁传感器的相对移动，根据从A相的磁阻元件输出的SIN信号和从B相的磁阻元件输出的COS信号对磁介质与磁传感器的相对位置进行检测。此时，从A相的磁阻元件输出的SIN信号及从B相的磁阻元件输出的COS信号分布为正弦波及余弦波是较为理想的，但上述输出信号一般由基波分量和与该基波分量重叠的谐波分量构成。
因此，如图11(b)所示，曾有以下技术方案：当将磁极间隔设为λ时，设置与第一磁阻元件组Ra及第二磁阻元件组Rb分离λ/6距离的磁阻元件R、分离λ/10距离的磁阻元件R，以消除三阶谐波分量和五阶谐波分量，并使第一磁阻元件组Ra和第二磁阻元件组Rb分离λ/2+λ/14的距离，以消除七阶谐波分量(参照专利文献1)。另外，如图11(c)所示，曾有以下技术方案：使第一磁阻元件组Ra和第二磁阻元件组Rb分离λ+λ/14的距离，以消除七阶谐波分量(参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开昭63－225124号公报
专利文献2：日本专利特开2005-214920号公报
在专利文献1、2记载的技术中，如图11(a)中实线所示，以磁阻元件的内部电阻R与磁场H的变化相对应地对称变化为前提，因此，使第一磁阻元件组Ra及第二磁阻元件组Rb与不同的磁极相对。
然而，在由磁阻膜构成磁阻元件的情况下，因成膜时的磁化容易轴的朝向等的影响而如图11(a)中点划线所示使磁阻元件的内部电阻R和磁场H的关系非对称，因此，在专利文献1、2记载的技术中，存在不能恰当地消除谐波分量这样的问题。
实用新型内容
鉴于上述问题，本实用新型的技术问题在于提供一种即便在由磁阻膜构成磁阻元件的情况下、也能恰当地抑制谐波分量的影响的磁传感器装置及磁性编码器装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型的磁传感器装置包括：磁介质；以及磁传感器，该磁传感器与上述磁介质相对，并对伴随着与上述磁介质的相对移动而产生的磁场变化进行检测；在上述磁介质上沿着上述磁介质与上述磁传感器的相对移动方向隔着λ的间隔交替地配置有S极和N极，其特征在于，上述磁传感器包括：第一磁阻元件组，该第一磁阻元件组具有由磁阻膜构成的多个磁阻元件；以及第二磁阻元件组，该第二磁阻元件组具有由磁阻膜构成的多个磁阻元件，并与上述第一磁阻元件组成对，上述第二磁阻元件组在相对于上述第一磁阻元件组隔着λ以上的距离的位置与和上述第一磁阻元件组相同的极相对。
在本实用新型中，第一磁阻元件组和第二磁阻元件组成对是指第一磁阻元件组和第二磁阻元件组被串联连接的形态、或信号处理的结果是生成与串联连接的情况相同的信号的关系。
在本实用新型中，包括由磁阻膜构成的多个磁阻元件在内的第一磁阻元件组和包括由磁阻膜构成的多个磁阻元件在内并与第一磁阻元件组成对的第二磁阻元件组在隔开λ(S极与N极的间隔：磁极间隔)以上距离的位置彼此与相同的极相对。因此，即便因由磁阻膜构成磁阻元件而使磁阻元件的内部电阻与磁场的关系不对称，上述影响的差也不易波及第一磁阻元件组及第二磁阻元件组。因此，即便在利用第一磁阻元件组及第二磁阻元件组抑制谐波分量的影响的情况下，也不易受到磁阻效应的非对称性的影响。
在本实用新型中，能采用以下结构：在上述第一磁阻元件组及上述第二磁阻元件组中，上述多个磁阻元件被配置成抵消谐波分量。
在本实用新型中，较为理想的是，上述多个磁阻元件被配置成抵消三阶谐波分量及五阶谐波分量，上述第一磁阻元件组和上述第二磁阻元件组被配置成抵消七阶谐波分量。若这样构成，则即便在消除七阶谐波分量的情况下，也不会使磁阻元件过度接近。
在本实用新型中，能采用以下结构：上述第一磁阻元件组和上述第二磁阻元件组隔着以下距离：[n±m/(2×k)]λ，其中，n＝2以上的偶数，m＝奇数，k＝奇数谐波阶数。
在本实用新型中，能采用以下结构：在上述第一磁阻元件组与上述第二磁阻元件组之间配置有用于抵消偶数阶谐波分量的偶数阶谐波分量消除用的磁阻元件。根据上述结构，能有效地灵活利用第一磁阻元件组和第二磁阻元件组之间的空闲空间。
在本实用新型中，也可采用以下结构：在上述第一磁阻元件组与上述第二磁阻元件组之间配置有磁阻元件组，该磁阻元件组输出相位与上述第一磁阻元件组及上述第二磁阻元件组相差90°的信号。根据上述结构，能有效地灵活利用第一磁阻元件组和第二磁阻元件组之间的空闲空间。
在本实用新型中，较为理想的是，上述多个磁阻元件中的相邻的磁阻元件之间的间隔为上述磁阻元件的宽度尺寸以上。根据上述结构，能缓和相邻的磁阻元件彼此的磁相互干涉。
在本实用新型中，较为理想的是，上述磁阻元件的厚度比上述磁阻元件的宽度薄。根据上述结构，能缓和相邻的磁阻元件彼此的磁相互干涉。
在本实用新型中，较为理想的是，上述磁传感器在与上述多个磁阻元件中的至少一部分磁阻元件相邻的位置具有未与上述磁阻元件电连接的磁阻分布调节用磁性膜。根据上述结构，在多个磁阻元件中的各个磁阻元件中，能防止集磁状态偏差，因此，能提高磁传感器的检测精度。
在本实用新型中，较为理想的是，上述磁阻分布调节用磁性膜的材料及厚度与上述磁阻膜的材料及厚度相同。根据上述结构，能通过相同的工序形成磁阻分布调节用磁性膜和磁阻膜。
在本实用新型中，能采用以下结构：在上述多个磁阻元件中包括第一磁阻元件、第二磁阻元件及第三磁阻元件，其中，上述第二磁阻元件与上述第一磁阻元件相邻，上述第三磁阻元件在相对于上述第二磁阻元件靠与上述第一磁阻元件相反一侧的部位以比上述第一磁阻元件与上述第二磁阻元件的间隔狭小的间隔和上述第二磁阻元件相邻，上述磁传感器在相对于上述第一磁阻元件靠与上述第二磁阻元件相反一侧且与上述第一磁阻元件相邻的位置具有上述磁阻分布调节用磁性膜。
能采用以下结构：上述磁传感器还在相对于上述第一磁阻元件靠上述第二磁阻元件一侧且与上述第一磁阻元件相邻的位置具有上述磁阻分布调节用磁性膜。
在本实用新型中，能采用以下结构：上述磁阻膜的宽度与上述磁阻分布调节用磁性膜的宽度相等，上述第一磁阻元件与上述磁阻分布调节用磁性膜的间隔和上述第二磁阻元件与上述第三磁阻元件的间隔相等。
应用本实用新型的磁传感器装置能用在磁性编码器装置中。在该情况下，在磁性线性编码器装置中，上述磁传感器和上述磁介质沿着S极和N极排列的方向相对地进行直线移动。另外，在磁性旋转编码器装置中，上述磁传感器和上述磁介质沿着S极和N极排列的方向相对地进行旋转移动。
附图说明
图1是应用本实用新型的磁性编码器装置的说明图。
图2(a)至图2(c)是表示应用本实用新型的磁性编码器装置的结构的说明图。
图3是示意地表示形成于应用本实用新型的磁性线性编码器装置的磁传感器的磁阻元件的说明图。
图4(a)和图4(b)是形成于应用本实用新型的磁性线性编码器装置的磁传感器的磁阻元件的桥式电路的说明图。
图5(a)和图5(b)是表示应用本实用新型的磁性线性编码器装置的检测原理的说明图。
图6(a)至图6(c)是形成于应用本实用新型的磁性线性编码器装置的磁传感器的谐波消除用的磁阻元件的说明图。
图7是表示形成于应用本实用新型的磁性线性编码器装置的磁传感器的磁阻元件的具体结构例1的说明图。
图8(a)和图8(b)是表示与磁阻元件之间的磁场强度的说明图。
图9(a)和图9(b)是表示形成于应用本实用新型的磁性线性编码器装置的磁传感器的磁阻元件的具体结构例2的说明图。
图10(a)和图10(b)是表示形成于应用本实用新型的磁性线性编码器装置的磁传感器的磁阻元件的另一具体结构例2的说明图。
图11(a)至图11(c)是现有谐波消除用的磁阻元件的说明图。
符号说明
1  磁传感器装置
9  磁介质
20  磁传感器
25  磁阻元件
25(+a)  +a相的磁阻元件
25(－a)  －a相的磁阻元件
25(+b)  +b相的磁阻元件
25(－b)  －b相的磁阻元件
Ra  第一磁阻元件组
Rb  第二磁阻元件组
R1～R4、R11～R14  磁阻元件
R101  第一磁阻元件
R102  第二磁阻元件
R103  第三磁阻元件
R104  第四磁阻元件
R201～R204  磁阻分布调节用磁性膜
具体实施方式
参照附图，对应用本实用新型的磁传感器装置及磁性编码器装置进行说明。
(整体结构)
图1是应用本实用新型的磁性编码器装置的说明图。图2(a)至图2(c)是表示应用本实用新型的磁性编码器装置的结构的说明图，图2(a)是应用本实用新型的磁传感器装置的主要部分的结构的示意剖视图，图2(b)是其示意立体图，图2(c)是其示意俯视图。
如图1所示，本实施方式的磁传感器装置1构成为磁性线性编码器装置100(磁性编码器装置)。磁传感器装置1具有磁传感器20和磁介质9(磁尺)，磁传感器20与磁介质9相对。在磁介质9如后所述形成有沿着长边方向(磁传感器装置1与磁介质9的相对移动方向)使N极和S极交替排列的磁道，磁传感器20通过对形成于磁介质9的表面的旋转磁场进行检测来检测出磁传感器20和磁介质9相对移动时的移动量、位置。磁传感器装置1包括：由非磁性材料构成的保持件6；由非磁性材料构成的盖68；以及从保持件6延伸出的电缆7，在保持件6的内侧配置有磁传感器20。在保持件6的侧面形成有电缆插通孔69，从该电缆插通孔69拉出电缆7。在这样构成的磁传感器装置1中，磁传感器20(保持件6)及磁介质9中的一方配置于固定体侧，另一方配置于移动体侧。在本实施方式中，磁介质9配置于移动体侧，磁传感器20(保持件6)配置于固定体侧。
如图2(a)、图2(b)、图2(c)所示，在保持件6的与磁介质9相对的底面形成有基准面60，该基准面60由隔着台阶差从保持件6的底面突出的平坦面构成。在基准面60形成有开口部65，在开口部65配置有包括硅基板、陶瓷釉基板(ceramics glazed substrate)等元件基板10的磁传感器20，从而构成传感器面250。元件基板10与柔性配线基板34连接。
磁传感器20包括作为磁阻元件25的彼此具有90°的相位差的A相的磁阻元件25(A)和B相的磁阻元件25(B)。另外，在附图中，对A相的磁阻元件25(A)标注SIN，对B相的磁阻元件25(B)标注COS。
A相的磁阻元件25(A)包括具有180°的相位差并进行磁介质9的移动检测的+a相的磁阻元件25(+a)和－a相的磁阻元件25(－a)，在附图中，对+a相的磁阻元件25(+a)表示SIN+，对－a相的磁阻元件25(－a)标注SIN－。同样地，B相的磁阻元件25(B)包括具有180°的相位差并进行磁介质9的移动检测的+b相的磁阻元件25(+b)和－b相的磁阻元件25(－b)，在附图中，对+b相的磁阻元件25(+b)标注COS+，对－b相的磁阻元件25(－b)标注COS－。
在本实施方式中，+a相的磁阻元件25(+a)、－a相的磁阻元件25(－a)、+b相的磁阻元件25(+b)及－b相的磁阻元件25(－b)形成于一块元件基板10的同一面上(主表面上)。磁阻元件25(+a)、25(－a)、25(+b)、25(－b)在元件基板10上被配置成格子状，+a相的磁阻元件25(+a)和－a相的磁阻元件25(－a)形成于对角位置，+b相的磁阻元件25(+b)和－b相的磁阻元件25(－b)形成于对角位置。
在磁介质9中形成有N极和S极沿着移动方向交替排列的磁道91，在本实施方式中，三列磁道91(91A、91B、91C)在宽度方向上并列。此处，在相邻的磁道91A、91B、91C间，N极及S极的位置在移动方向上相差一磁极。因此，在两侧的磁道91A、91C中，N极及S极的位置在移动方向上一致。此外，相邻的磁道91A与磁道91B间的边界部分912及磁道91B与磁道91C间的边界部分912例如形成为：以不夹着不存在磁极的无磁化部分、非磁性部分的方式使相邻的该边界部分912的N极和S极直接接触。
在这样构成的磁介质9中，在磁道91A、91B、91C的边界部分912中，产生强度较大的旋转磁场。此外，在本实施方式中，相邻的磁道91A和磁道91B间的边界部分912及磁道91B和磁道91C间的边界部分912形成为使该边界部分912的N极和S极直接接触，因此，在磁道91A、91B、91C的边界部分912处产生强度更大的旋转磁场。因此，在本实施方式中，如图2(c)所示，使磁传感器装置1的传感器面250与磁道91A、91B、91C的边界部分912面相对。另外，传感器面250位于磁介质9的宽度方向的中央处，因此，传感器面250的宽度方向的一端部251位于三个磁道91A、91B、91C中的磁道91A的宽度方向的大致中央处，另一端部252位于磁道91C的宽度方向的大致中央处。因此，形成有+a相的磁阻元件25(+a)的区域以及形成有+b相的磁阻元件25(+b)的区域与磁道91A、91B间的边界部分912相对，形成有－a相的磁阻元件25(－a)的区域以及形成有－b相的磁阻元件25(－b)的区域与磁道91B、91C间的边界部分912相对。磁道91B形成于磁介质9的中央处，以作为与形成有+a相的磁阻元件25(+a)及+b相的磁阻元件25(+b)的区域和形成有－a相的磁阻元件25(－a)及－b相的磁阻元件25(－b)的区域这各个区域相对的磁道、即兼用的公共的磁道91B。
(磁阻元件的结构)
图3是示意地表示形成于应用本实用新型的磁性线性编码器装置100的磁传感器20的磁阻元件的说明图。图4(a)和图4(b)是形成于应用本实用新型的磁性线性编码器装置100的磁传感器20的磁阻元件的桥式电路的说明图。图5(a)和图5(b)是表示应用本实用新型的磁性线性编码器装置100的检测原理的说明图。
如图3所示，在元件基板10的主表面，在元件基板10的长边方向(移动方向)的中央区域形成有磁阻元件25(+a)、25(－a)、25(+b)、25(－b)。元件基板10的一侧端部11被设为第一端子部21，另一侧端部12被设为第二端子部22。+a相的磁阻元件25(+a)及－a相的磁阻元件25(－a)形成于对角位置，+b相的磁阻元件25(+b)及－b相的磁阻元件25(－b)形成于对角位置。
+a相的磁阻元件25(+a)及－a相的磁阻元件25(－a)的一端与电源端子212(Vcc)、222(Vcc)连接，另一端与接地端子213(GND)、223(GND)连接。另外，对应于输出SIN+的端子211(+a)与+a相的磁阻元件25(+a)的中点位置连接，对应于输出SIN－的端子211(－a)与－a相的磁阻元件25(－a)的中点位置连接。因此，如图4(a)所示，若朝电源端子212(Vcc)、222(Vcc)施加电源电位Vcc，将接地端子213(GND)、223(GND)设为接地电位GND，则能获得输出SIN+及输出SIN－。因此，在将输出SIN+及输出SIN－数字化之后，若输入至减法器，则如图5(a)所示，能获得与基于磁介质9的磁场变化相对应的差动输出SIN。
再在图3中，－b相的磁阻元件25(－b)及+b相的磁阻元件25(+b)的一端与电源端子224(Vcc)、214(Vcc)连接。另外，+b相的磁阻元件25(+b)的另一端与+a相的磁阻元件25(+a)相同地与接地端子213(GND)连接，－b相的磁阻元件25(－b)的另一端与－a相的磁阻元件25(－a)相同地与作为第二公共端子的接地端子223(GND)连接。另外，对应于输出COS－的端子225(－b)与－b相的磁阻元件25(－b)的中点位置连接，对应于输出COS+的端子215(+b)与+b相的磁阻元件25(+b)的中点位置连接。因此，如图4(b)所示，若朝电源端子224(Vcc)、214(Vcc)施加电源电位Vcc，将接地端子213(GND)、223(GND)设为接地电位GND，则能获得输出COS+及输出COS－。因此，在将输出COS+及输出COS－数字化之后，若输入至减法器，则如图5(a)所示，能获得与基于磁介质9的磁场变化相对应的差动输出COS。
由此，如图5(b)所示，若使用获得的差动输出SIN、COS，由以下的式子θ＝tan-1(SINθ/COSθ)求出反正切，则能对磁介质9与磁传感器20的相对位置进行检测。
另外，如图3所示，在元件基板10的第一端子部21除了上述端子之外还形成有虚拟端子，在第二端子部22除了上述端子之外也还形成有虚拟端子。另外，在元件基板10的长边方向的中央区域的与上述磁阻元件相邻的区域形成有用于对原点位置进行检测的Z相的磁阻元件25(Z)，在第二端子部22也形成有对应于Z相的磁阻元件25(Z)的电源端子226(Vcc)、接地端子227(GND)、输出端子228(Z)、229(Z)。
(谐波分量的消除)
图6(a)至图6(c)是形成于应用本实用新型的磁性线性编码器装置100的磁传感器20的谐波消除用的磁阻元件的说明图，图6(a)是表示磁极与磁阻元件的关系的说明图，图6(b)是表示磁阻元件的具体结构例的说明图，图6(c)是将磁阻元件的一部分的放大表示的说明图。
为了消除参照图11说明的谐波分量的影响，在以磁阻元件的内部电阻R和磁场H的关系对称为前提的专利文献1、2记载的技术中，不能恰当地消除谐波分量。因此，在本实施方式中，当将n设为2以上的偶数、将m设为奇数、将k设为奇数谐波阶数、将λ设为磁极间隔(S极与N极的距离/参照图6(a))时，根据由以下的式子求出的距离来设定磁阻元件的位置：
[n±m/(2×k)]λ
在上式中，n＝2以上的偶数，m＝奇数，k＝奇数谐波阶数，λ＝磁极间隔(S极与N极的距离)。另外，在以下结构例中，根据由以下的式子求出的距离来设定磁阻元件的位置：
[n+m/(2×k)]λ
在上式中，n＝2以上的偶数，m＝奇数，k＝奇数谐波阶数，λ＝磁极间隔(S极与N极的距离)。
首先，在本实施方式中，如图6(a)所示，磁传感器20在磁阻元件25(+a)、25(－a)、25(+b)、25(－b)中的任意一个磁阻元件中均设有第一磁阻元件组Ra和第二磁阻元件组Rb，其中，上述第一磁阻元件组Ra包括由磁阻膜构成的多个磁阻元件R1～R4，上述第二磁阻元件组Rb包括由磁阻膜构成的多个磁阻元件R11～R14且与第一磁阻元件组Ra成对。此处，磁阻元件R1～R4、R11～R14分别在与移动方向交叉的方向(第一方向)上延伸，且沿着移动方向(第二方向)排列。磁阻元件R1～R4被串联地电连接，磁阻元件R11～R14被串联地电连接。另外，第一磁阻元件组Ra和第二磁阻元件组Rb被串联地电连接且成对。
此处，多个磁阻元件R1～R4、R11～R14被配置成抵消三阶谐波分量及五阶谐波分量，第一磁阻元件组Ra和第二磁阻元件组Rb被配置成抵消七阶谐波分量。
更具体而言，在第一磁阻元件组Ra中，磁阻元件R1与磁阻元件R2的距离以及磁阻元件R3与磁阻元件R4的距离为λ/10，在上式中，n＝0，m＝1，k＝5。因此，能利用磁阻元件R1和磁阻元件R2这一对以及磁阻元件R3和磁阻元件R4这一对消除五阶谐波分量。
另外，在第一磁阻元件组Ra中，磁阻元件R1与磁阻元件R3的距离以及磁阻元件R2与磁阻元件R4的距离为λ/6，在上式中，n＝0，m＝1，k＝3。因此，能利用磁阻元件R1和磁阻元件R3这一对以及磁阻元件R2和磁阻元件R4这一对消除三阶谐波分量。
在本实施方式中，以与上述基本图案相同的图案在与第一磁阻元件组Ra分离的位置配置有第二磁阻元件组Rb，在第二磁阻元件组Rb中，磁阻元件R11与磁阻元件R12的距离及磁阻元件R13与磁阻元件R14的距离为λ/10，在上式中，n＝0，m＝1，k＝5。因此，能利用磁阻元件R11和磁阻元件R12这一对以及磁阻元件R13和磁阻元件R14这一对消除五阶谐波分量。
另外，在第二磁阻元件组Rb中，磁阻元件R11与磁阻元件R13的距离以及磁阻元件R12与磁阻元件R14的距离为λ/6，在上式中，n＝0，m＝1，k＝3。因此，能利用磁阻元件R11和磁阻元件R13这一对以及磁阻元件R12和磁阻元件R14这一对消除三阶谐波分量。
此处，第一磁阻元件组Ra与第二磁阻元件组Rb的距离也根据上式进行设定。在本实施方式中，第一磁阻元件组Ra与第二磁阻元件组Rb的距离为2λ+λ/14，在上式中，n＝1，m＝1，k＝7。因此，磁阻元件R1与磁阻元件R11的距离为2λ+λ/14，在上式中，n＝1，m＝1，k＝7。另外，磁阻元件R2与磁阻元件R12的距离、磁阻元件R3与磁阻元件R13的距离以及磁阻元件R4与磁阻元件R14的距离也为2λ+λ/14，在上式中，n＝1，m＝1，k＝7。因此，能利用第一磁阻元件组Ra和第二磁阻元件组Rb消除七阶谐波分量。
另外，根据上述结构，第二磁阻元件组Rb在相对于第一磁阻元件组Ra隔开λ以上距离的位置与和第一磁阻元件组Ra相同的极相对。例如，若在第一磁阻元件组Ra中磁阻元件R1与N极相对，则在第二磁阻元件组Rb中磁阻元件R11也与N极相对。
另外，如图6(b)、图6(c)所示，在本实施方式中，在磁阻元件25(+a)、25(－a)、25(+b)、25(－b)中的任意一个磁阻元件中，除了上述磁阻元件之外，在第一磁阻元件组Ra与第二磁阻元件组Rb之间还配置有获得用于求出平均值的1/2阶分量的磁阻元件组Rd、用于消除偶数阶谐波分量的磁阻元件组Rc、Re，在相对于上述磁阻元件组Rc、Rd、Re隔开与2λ+λ/14相当的距离的位置配置有磁阻元件组Rf、Rg、Rh。
另外，SIN+用的磁阻元件25(+a)和SIN－用的磁阻元件25(－a)隔开5λ的距离，在相对于SIN+用的磁阻元件25(+a)及SIN－用的磁阻元件25(－a)隔开λ/4(＝0.25λ)的距离的位置配置有COS+用的磁阻元件25(+b)和COS－用的磁阻元件25(－b)。
(本实施方式的主要效果)
如上所述，在本实施方式的磁传感器装置1及磁性线性编码器装置100中，在磁传感器20中第一磁阻元件组Ra和与第一磁阻元件组Ra成对的第二磁阻元件组Rb在隔开磁介质9的磁极间隔λ(S极与N极的间隔：磁极间隔)以上距离的位置彼此与相同的极相对。因此，即便因由磁阻膜构成磁阻元件25(+a)、25(－a)、25(+b)、25(－b)而使磁阻元件25(+a)、25(－a)、25(+b)、25(－b)的内部电阻R与磁场H的关系不对称，上述影响的差也不易波及第一磁阻元件组Ra及第二磁阻元件组Rb。因此，在第一磁阻元件组Ra及第二磁阻元件组Rb中，即便利用多个磁阻元件R1～R4、R11～R14抑制谐波分量的影响的情况下，也能恰当地抑制谐波分量的影响。
此外，在本实施方式中，多个磁阻元件R1～R4、R11～R14被配置成抵消三阶谐波分量及五阶谐波分量，第一磁阻元件组Ra和第二磁阻元件组Rb被配置成抵消七阶谐波分量。因此，为了抵消七阶谐波分量，不使磁阻元件R1～R4、R11～R14过度接近。
另外，在第一磁阻元件组Ra与第二磁阻元件组Rb之间配置有消除偶数阶的谐波分量的偶数阶谐波分量消除用的磁阻元件组Rc、Re、获得用于求出平均值的1/2阶分量的磁阻元件组Rd。因此，能有效地灵活利用第一磁阻元件组Ra和第二磁阻元件组Rb之间的空闲空间。
(磁阻元件R1～R4、R11～R14的具体结构例1)
图7是表示形成于应用本实用新型的磁性线性编码器装置100的磁传感器20的磁阻元件的具体结构例1的说明图。图8(a)和图8(b)是表示与磁阻元件之间的磁场强度的说明图。
如参照图6(a)至图6(c)等说明的那样，为了并列配置磁阻元件R1～R4、R11～R14，如图7所示，多个磁阻元件R1～R4、R11～R14中的相邻的磁阻元件之间的间隔d为磁阻元件的宽度尺寸w以上是较为理想的。根据上述结构，由以下说明的原因，能缓和相邻的磁阻元件彼此的磁相互干涉。
例如，如图8(b)所示，在将磁阻元件R的宽度w设为40μm，将并列的两根磁阻元件R的间隔d设为小于40μm、例如17.1μm的情况下，当对施加与磁阻元件R正交的方向上的磁场时的各位置的磁场强度进行模拟时，如图8(b)中用圆围住表示的那样，两根磁阻元件R之间的磁导变大，在两根磁阻元件R之间磁通密度较高。因此，在图6(a)至图6(c)所示的磁阻元件R1～R4、R11～R14中，当存在磁阻元件R的间隔d比磁阻元件R的宽度尺寸w狭小的部位时，其两侧的输出会产生差异，从而不能消除谐波分量。
与此相对，如图8(a)所示，在将磁阻元件R的宽度w设为40μm，将并列的两根磁阻元件R的间隔d设为40μm以上、例如40μm的情况下，当对施加与磁阻元件R正交的方向上的磁场时的各位置的磁场强度进行模拟时，两根磁阻元件R之间的磁导变小，在两根磁阻元件R之间磁通密度较低。因此，在图6(a)至图6(c)所示的磁阻元件R1～R4、R11～R14中，即便存在磁阻元件R的间隔d狭小的部位，若该间隔d为磁阻元件R的宽度尺寸w以上，则在间隔d狭小的部位的两侧，输出也不会产生差异，从而能消除谐波分量。
另外，磁阻元件R1～R4、R11～R14中电阻较小的磁阻元件的灵敏度较高。因此，在使磁阻元件R的宽度尺寸w变得狭小的情况下，增大构成磁阻元件R1～R4、R11～R14的磁阻膜的膜厚是较为理想的。然而，若从缓和相邻的磁阻元件彼此的磁相互干涉这样的观点出发，磁阻元件R1～R4、R11～R14的膜厚比磁阻元件R的宽度尺寸w薄是较为理想的。
(磁阻元件R1～R4、R11～R14的具体结构例2)
图9(a)和图9(b)是表示形成于应用本实用新型的磁性线性编码器装置100的磁传感器20的磁阻元件的具体结构例2的说明图，图9(a)是未设置磁阻分布调节用磁性膜的情况下的说明图，图9(b)是设置磁阻分布调节用磁性膜的情况下的说明图。图10(a)和图10(b)是表示形成于应用本实用新型的磁性线性编码器装置100的磁传感器20的磁阻元件的另一具体结构例2的说明图。
当将参照图6等说明的磁阻元件R1～R4、R11～R14并列配置时，可能会产生磁阻元件高密度分布的区域和磁阻元件低密度分布的区域，在这种情况下，如以下参照图9(a)、图9(b)及图10(a)、图10(b)说明的那样，在与至少一部分磁阻元件相邻的位置设置未与磁阻元件电连接的磁阻分布调节用磁性膜，这是较为理想的。
也就是说，在图9(a)所示的实施方式中，在参照图6(a)至图6(c)等说明的磁阻元件R1～R4、R11～R14中的任意四个磁阻元件(第一磁阻元件R101、第二磁阻元件R102、第三磁阻元件R103及第四磁阻元件R104)依次排列的区域中，在磁阻元件的分布中，产生磁阻元件高密度分布的区域和磁阻元件低密度分布的区域。此处，第二磁阻元件R102与第一磁阻元件R101相邻，第三磁阻元件R103在相对于第二磁阻元件R102靠与第一磁阻元件R101相反一侧的部位与第二磁阻元件R102相邻，第四磁阻元件R104在相对于第三磁阻元件R103靠与第二磁阻元件R102相反一侧的部位与第三磁阻元件R103相邻。
另外，第一磁阻元件R101与第二磁阻元件R102的间隔d12、第二磁阻元件R102与第三磁阻元件R103的间隔d23以及第三磁阻元件R103与第四磁阻元件R104的间隔d34为以下关系：d23＜d12＝d34，间隔d23比间隔d12、d34狭小。
另外，第一磁阻元件R101、第二磁阻元件R102、第三磁阻元件R103及第四磁阻元件R104的构成材料、厚度及宽度W均相等。在本实施方式中，宽度W为4μm至60μm。另外，宽度W及间隔d12、d23、d34满足以下关系：d23＜W＜d12＝d34。在这种情况下，第一磁阻元件R101及第四磁阻元件R104处于低密封分布的状态，第二磁阻元件R102及第三磁阻元件R103处于高密封分布的状态。因此，在第一磁阻元件R101及第四磁阻元件R104中，磁阻分布的密度较低，集磁密度较低。与此相对，在第二磁阻元件R102及第三磁阻元件R103中，磁阻分布的密度较高，集磁密度较高。
因此，在本实施方式的磁传感器20中，如图9(b)所示，在相对于第一磁阻元件R101靠与第二磁阻元件R102相反一侧且与第一磁阻元件R101相邻的位置设有磁阻分布调节用磁性膜R201，在相对于第四磁阻元件R104靠与第三磁阻元件R103相反一侧且与第四磁阻元件R104相邻的位置设有磁阻分布调节用磁性膜R204，
此处，第一磁阻元件R101与磁阻分布调节用磁性膜R201的间隔d1、第四磁阻元件R104与磁阻分布调节用磁性膜R204的间隔d4处于以下关系：d1＝d4＝d23。
另外，磁阻分布调节用磁性膜R201、R204的构成材料、厚度及宽度与第一磁阻元件R101、第二磁阻元件R102、第三磁阻元件R103及第四磁阻元件R104的构成材料、厚度及宽度相等。因此，第一磁阻元件R101及第四磁阻元件R104的磁阻分布中的密度与第二磁阻元件R102及第三磁阻元件R103的磁阻分布中的密度大致相等，集磁密度及磁导大致相等。因此，第一磁阻元件R101及第四磁阻元件R104具有同等的灵敏度，因此，磁传感器20的检测精度较高。另外，磁阻分布调节用磁性膜R201、R204的材料及厚度与构成磁阻元件(第一磁阻元件R101、第二磁阻元件R102、第三磁阻元件R103及第四磁阻元件R104)的磁阻膜的材料及厚度相同。因此，能以相同的工序同时形成磁阻分布调节用磁性膜R201、R204和磁阻元件(第一磁阻元件R101、第二磁阻元件R102、第三磁阻元件R103及第四磁阻元件R104)。
另外，在第一磁阻元件R101与第二磁阻元件R102的间隔d12以及第三磁阻元件R103与第四磁阻元件R104的间隔d34比宽度w大的情况下，也可如图10(a)所示地构成。即，在相对于第一磁阻元件R101靠第二磁阻元件R102一侧及靠与第二磁阻元件R102相反一侧这两侧且与第一磁阻元件R101相邻的位置设有磁阻分布调节用磁性膜R201。因此，在第一磁阻元件R101与第二磁阻元件R102之间，磁阻分布调节用磁性膜R201也与第二磁阻元件R102相邻。另外，在相对于第四磁阻元件R104靠第三磁阻元件R103一侧及靠与第三磁阻元件R103相反一侧这两侧且与第四磁阻元件R104相邻的位置设有磁阻分布调节用磁性膜R204。因此，在第三磁阻元件R103与第四磁阻元件R104之间，磁阻分布调节用磁性膜R204也与第三磁阻元件R103相邻。
此处，第一磁阻元件R101与磁阻分布调节用磁性膜R201的间隔d1、第二磁阻元件R102与磁阻分布调节用磁性膜R201的间隔d2、第三磁阻元件R103与磁阻分布调节用磁性膜R204的间隔d3、第四磁阻元件R104与磁阻分布调节用磁性膜R204的间隔d4处于以下关系：d1＝d2＝d3＝d4＝d23。因此，第一磁阻元件R101及第四磁阻元件R104的磁阻分布中的密度与第二磁阻元件R102及第三磁阻元件R103的磁阻分布中的密度大致相等，集磁密度大致相等。因此，磁传感器20的检测精度较高。
另外，在第一磁阻元件R101与第二磁阻元件R102的间隔d12以及第三磁阻元件R103与第四磁阻元件R104的间隔d34比宽度w的两倍大的情况下，也可如图10(b)所示地构成。即，在相对于第一磁阻元件R101靠第二磁阻元件R102一侧及靠与第二磁阻元件R102相反一侧这两侧且与第一磁阻元件R101相邻的位置设有磁阻分布调节用磁性膜R201。另外，在第一磁阻元件R101与第二磁阻元件R102之间中的磁阻分布调节用磁性膜R201与第二磁阻元件R102之间形成有与第二磁阻元件R102相邻的磁阻分布调节用磁性膜R202。
另外，在相对于第四磁阻元件R104靠第三磁阻元件R103一侧及靠与第三磁阻元件R103相反一侧这两侧且与第四磁阻元件R104相邻的位置设有磁阻分布调节用磁性膜R204。另外，在第三磁阻元件R103与第四磁阻元件R104之间中的磁阻分布调节用磁性膜R204与第三磁阻元件R103之间形成有与第三磁阻元件R103相邻的磁阻分布调节用磁性膜R203。
此处，第一磁阻元件R101与磁阻分布调节用磁性膜R201的间隔d1、第二磁阻元件R102与磁阻分布调节用磁性膜R202的间隔d2、第三磁阻元件R103与磁阻分布调节用磁性膜R203的间隔d3、第四磁阻元件R104与磁阻分布调节用磁性膜R204的间隔d4处于以下关系：d1＝d2＝d3＝d4＝d23。另外，磁阻分布调节用磁性膜R201、R202、R203、R204的构成材料、厚度及宽度与第一磁阻元件R101、第二磁阻元件R102、第三磁阻元件R103及第四磁阻元件R104的构成材料、厚度及宽度相等。因此，第一磁阻元件R101及第四磁阻元件R104的磁阻分布中的密度与第二磁阻元件R102及第三磁阻元件R103的磁阻分布中的密度大致相等，集磁密度大致相等。因此，磁传感器20的检测精度较高。
(其它实施方式)
在上述实施方式中，在第一磁阻元件组Ra与第二磁阻元件组Rb之间配置有消除偶数阶的谐波分量的偶数阶谐波分量消除用的磁阻元件组Rc、Re、获得用于求出平均值的1/2阶分量的磁阻元件组Rd，但也可在第一磁阻元件组Ra与第二磁阻元件组Rb之间配置用于输出相位与第一磁阻元件组Ra相差90°的信号的COS+用的磁阻元件组、COS－用的磁阻元件组。
在图6(a)至图6(c)所示的构成例中，根据以下的式子配置磁阻元件：[n+m/(2×k)]λ，在上述式子中，n＝2以上的偶数，m＝奇数，k＝奇数谐波阶数，λ＝磁极间隔(S极与N极的距离)，但也可根据以下式子配置磁阻元件：[n－m/(2×k)]λ，在上述式子中，n＝2以上的偶数，m＝奇数，k＝奇数谐波阶数，λ＝磁极间隔(S极与N极的距离)。
[其它磁性编码器装置的结构]
上述实施方式均是将磁传感器装置构成为线性编码器装置的例子，但磁传感器20和磁介质9也可构成沿着S极和N极排列的方向相对地进行旋转移动的旋转编码器装置。另外，若第一磁阻元件组Ra和第二磁阻元件组Rb为同极，则也可分离开2λ以上。
工业上的可利用性
在本实用新型中，包括由磁阻膜构成的多个磁阻元件在内的第一磁阻元件组和包括由磁阻膜构成的多个磁阻元件在内并与第一磁阻元件组成对的第二磁阻元件组在隔开λ(S极与N极的间隔：磁极间隔)以上距离的位置彼此与相同的极相对。因此，即便因由磁阻膜构成磁阻元件而使磁阻元件的内部电阻与磁场的关系不对称，上述影响的差也不易波及第一磁阻元件组及第二磁阻元件组。因此，即便在利用第一磁阻元件组及第二磁阻元件组抑制谐波分量的影响的情况下，也不易受到磁阻效应的非对称性的影响。

Claims (15)

1.一种磁传感器装置，包括：
磁介质；以及
磁传感器，该磁传感器与所述磁介质相对，并对伴随着与所述磁介质的相对移动而产生的磁场变化进行检测；
在所述磁介质上沿着所述磁介质与所述磁传感器的相对移动方向隔着λ的间隔交替地配置有S极和N极，其特征在于，
所述磁传感器包括：
第一磁阻元件组，该第一磁阻元件组具有由磁阻膜构成的多个磁阻元件；以及
第二磁阻元件组，该第二磁阻元件组具有由磁阻膜构成的多个磁阻元件，并与所述第一磁阻元件组成对，所述第二磁阻元件组在相对于所述第一磁阻元件组隔着λ以上的距离的位置与和所述第一磁阻元件组相同的极相对。
2.如权利要求1所述的磁传感器装置，其特征在于，
在所述第一磁阻元件组及所述第二磁阻元件组中，所述多个磁阻元件被配置成抵消谐波分量。
3.如权利要求2所述的磁传感器装置，其特征在于，
所述多个磁阻元件被配置成抵消三阶谐波分量及五阶谐波分量，
所述第一磁阻元件组和所述第二磁阻元件组被配置成抵消七阶谐波分量。
4.如权利要求2所述的磁传感器装置，其特征在于，
所述第一磁阻元件组和所述第二磁阻元件组隔着以下距离：[n±m/(2×k)]λ，其中，n＝2以上的偶数，m＝奇数，k＝奇数谐波阶数。
5.如权利要求1所述的磁传感器装置，其特征在于，
在所述第一磁阻元件组与所述第二磁阻元件组之间配置有用于抵消偶数阶谐波分量的偶数阶谐波分量消除用的磁阻元件。
6.如权利要求1所述的磁传感器装置，其特征在于，
在所述第一磁阻元件组与所述第二磁阻元件组之间配置有磁阻元件组，该磁阻元件组输出相位与所述第一磁阻元件组及所述第二磁阻元件组相差90°的信号。
7.如权利要求1所述的磁传感器装置，其特征在于，
所述多个磁阻元件中的相邻的磁阻元件之间的间隔为所述磁阻元件的宽度尺寸以上。
8.如权利要求7所述的磁传感器装置，其特征在于，
所述磁阻元件的厚度比所述磁阻元件的宽度薄。
9.如权利要求1所述的磁传感器装置，其特征在于，
所述磁传感器在与所述多个磁阻元件中的至少一部分磁阻元件相邻的位置具有未与所述磁阻元件电连接的磁阻分布调节用磁性膜。
10.如权利要求9所述的磁传感器装置，其特征在于，
所述磁阻分布调节用磁性膜的材料及厚度与所述磁阻膜的材料及厚度相同。
11.如权利要求9所述的磁传感器装置，其特征在于，
在所述多个磁阻元件中包括第一磁阻元件、第二磁阻元件及第三磁阻元件，其中，所述第二磁阻元件与所述第一磁阻元件相邻，
所述第三磁阻元件在相对于所述第二磁阻元件靠与所述第一磁阻元件相反一侧的部位以比所述第一磁阻元件与所述第二磁阻元件的间隔狭小的间隔和所述第二磁阻元件相邻，
所述磁传感器在相对于所述第一磁阻元件靠与所述第二磁阻元件相反一侧且与所述第一磁阻元件相邻的位置具有所述磁阻分布调节用磁性膜。
12.如权利要求11所述的磁传感器装置，其特征在于，
所述磁传感器还在相对于所述第一磁阻元件靠所述第二磁阻元件一侧且与所述第一磁阻元件相邻的位置具有所述磁阻分布调节用磁性膜。
13.如权利要求11所述的磁传感器装置，其特征在于，
所述磁阻膜的宽度与所述磁阻分布调节用磁性膜的宽度相等，
所述第一磁阻元件与所述磁阻分布调节用磁性膜的间隔和所述第二磁阻元件与所述第三磁阻元件的间隔相等。
14.一种磁性编码器装置，包括权利要求1至13中任一项所述的磁传感器装置，其特征在于，
所述磁传感器和所述磁介质沿着S极和N极排列的方向相对地进行直线移动。
15.一种磁性编码器装置，包括权利要求1至13中任一项所述的磁传感器装置，其特征在于，
所述磁传感器和所述磁介质沿着S极和N极排列的方向相对地进行旋转移动。
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