JP2003214898A - 回転角度検出装置 - Google Patents
回転角度検出装置Info
- Publication number
- JP2003214898A JP2003214898A JP2002013995A JP2002013995A JP2003214898A JP 2003214898 A JP2003214898 A JP 2003214898A JP 2002013995 A JP2002013995 A JP 2002013995A JP 2002013995 A JP2002013995 A JP 2002013995A JP 2003214898 A JP2003214898 A JP 2003214898A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axis
- pinned layer
- rotation angle
- magnetic field
- tunnel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＭＲ比の大きなＴＭＲ素子を用いて、感度良
く且つ精度良く検出可能な新規な回転角度検出装置を提
供する。 【解決手段】 基板上にピンド層、トンネル膜、フリー
層が形成された素子２０を有し、トンネル膜を介してピ
ンド層とフリー層との間に流れるトンネル電流値の変化
に基づいて磁気抵抗変化を検出するようにしたトンネル
電流型磁気センサ１０を備え、フリー層の中心を原点と
し、ピンド層の磁化の方向をＸ軸、Ｘ軸に垂直であって
ピンド層平面に垂直な方向をＺ軸、Ｘ軸およびＺ軸を含
む平面に垂直な方向をＹ軸とするデカルト座標系を規定
した時、素子２０の周囲には、Ｚ軸を中心としＸ軸およ
びＹ軸を含む平面に平行な面内で回転するリング状の回
転体３０が設けられており、回転体３０の一部には磁石
３１が取り付けられており、磁石３１は、回転体３０の
接線方向に沿ってＳＮ極が配置されている。
く且つ精度良く検出可能な新規な回転角度検出装置を提
供する。 【解決手段】 基板上にピンド層、トンネル膜、フリー
層が形成された素子２０を有し、トンネル膜を介してピ
ンド層とフリー層との間に流れるトンネル電流値の変化
に基づいて磁気抵抗変化を検出するようにしたトンネル
電流型磁気センサ１０を備え、フリー層の中心を原点と
し、ピンド層の磁化の方向をＸ軸、Ｘ軸に垂直であって
ピンド層平面に垂直な方向をＺ軸、Ｘ軸およびＺ軸を含
む平面に垂直な方向をＹ軸とするデカルト座標系を規定
した時、素子２０の周囲には、Ｚ軸を中心としＸ軸およ
びＹ軸を含む平面に平行な面内で回転するリング状の回
転体３０が設けられており、回転体３０の一部には磁石
３１が取り付けられており、磁石３１は、回転体３０の
接線方向に沿ってＳＮ極が配置されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル電流型磁
気センサ（ＴＭＲ素子）を用いた回転角度検出装置に関
する。
気センサ（ＴＭＲ素子）を用いた回転角度検出装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、車両のステアリングセンサやス
ロットルポジションセンサ等に用いられる回転角度検出
装置としては、ＭＲ素子（磁気抵抗素子）等が用いられ
ているが、ＭＲ素子はＭＲ比（磁気抵抗変化率）が３％
程度と小さく、検出信号が小さい。
ロットルポジションセンサ等に用いられる回転角度検出
装置としては、ＭＲ素子（磁気抵抗素子）等が用いられ
ているが、ＭＲ素子はＭＲ比（磁気抵抗変化率）が３％
程度と小さく、検出信号が小さい。
【０００３】このため、増幅回路で信号を増幅すること
となるが、素子自体の信号が小さいと大きな増幅率が必
要であり、その検出結果の誤差成分も大きくなり、規模
の大きな誤差補正回路等が必要となる。
となるが、素子自体の信号が小さいと大きな増幅率が必
要であり、その検出結果の誤差成分も大きくなり、規模
の大きな誤差補正回路等が必要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一方、このＭＲ素子よ
りも大きなＭＲ比（例えば室温で１８％以上）を持つも
のとして、ＴＭＲ素子が知られており、例えば、特開平
９−２５１６１８号公報や特開平１０−９３１５９号公
報等に記載のＴＭＲ素子が提案されている。
りも大きなＭＲ比（例えば室温で１８％以上）を持つも
のとして、ＴＭＲ素子が知られており、例えば、特開平
９−２５１６１８号公報や特開平１０−９３１５９号公
報等に記載のＴＭＲ素子が提案されている。
【０００５】このＴＭＲ素子は、一般に、基板上に強磁
性体からなるピンド層、絶縁膜からなるトンネル膜、強
磁性体からなるフリー層が形成された素子を有し、素子
の置かれた場の磁界に応じて、トンネル膜を介してピン
ド層とフリー層との間に流れるトンネル電流値の変化に
基づいて磁気抵抗変化を検出するようにしたものであ
る。
性体からなるピンド層、絶縁膜からなるトンネル膜、強
磁性体からなるフリー層が形成された素子を有し、素子
の置かれた場の磁界に応じて、トンネル膜を介してピン
ド層とフリー層との間に流れるトンネル電流値の変化に
基づいて磁気抵抗変化を検出するようにしたものであ
る。
【０００６】本発明者等は、従来よりもＭＲ比の大きな
ＴＭＲ素子を用いれば、検出信号を大きくでき、上記し
たような規模の大きな誤差補正回路等が不要となると考
えた。
ＴＭＲ素子を用いれば、検出信号を大きくでき、上記し
たような規模の大きな誤差補正回路等が不要となると考
えた。
【０００７】そこで、本発明は、ＭＲ比の大きなＴＭＲ
素子を用いて、感度良く且つ精度良く検出可能な新規な
回転角度検出装置を提供することを目的とする。
素子を用いて、感度良く且つ精度良く検出可能な新規な
回転角度検出装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者等は以下のような検討を行った。ＴＭＲ素
子は、磁化方向が固定されたピンド層に対して、フリー
層の磁化方向が外部磁界により変化することで、磁気抵
抗変化が発生する。
め、本発明者等は以下のような検討を行った。ＴＭＲ素
子は、磁化方向が固定されたピンド層に対して、フリー
層の磁化方向が外部磁界により変化することで、磁気抵
抗変化が発生する。
【０００９】ここで、フリー層の中心を原点とし、ピン
ド層の磁化の方向をＸ軸、Ｘ軸に垂直であってピンド層
平面に垂直な方向をＺ軸、Ｘ軸およびＺ軸を含む平面に
垂直な方向をＹ軸とするデカルト座標系を規定した。
ド層の磁化の方向をＸ軸、Ｘ軸に垂直であってピンド層
平面に垂直な方向をＺ軸、Ｘ軸およびＺ軸を含む平面に
垂直な方向をＹ軸とするデカルト座標系を規定した。
【００１０】そして、この座標系において、Ｘ軸および
Ｙ軸を含むＸＹ平面、Ｘ軸およびＺ軸を含むＸＺ平面お
よびＹ軸およびＺ軸を含むＹＺ平面といった各面におけ
る外部磁界の回転に対する磁気抵抗値変化（ＭＲ比の変
化）を調べると、図３〜図５に示すようになる。
Ｙ軸を含むＸＹ平面、Ｘ軸およびＺ軸を含むＸＺ平面お
よびＹ軸およびＺ軸を含むＹＺ平面といった各面におけ
る外部磁界の回転に対する磁気抵抗値変化（ＭＲ比の変
化）を調べると、図３〜図５に示すようになる。
【００１１】図３は、ＸＹ平面にてＺ軸回りに外部磁界
が回転した場合に、外部磁界のＸ軸に対する回転角度θ
と磁気抵抗値変化との関係を示し、図４は、ＸＺ平面に
てＹ軸回りに外部磁界が回転した場合に、外部磁界のＸ
軸に対する回転角度θと磁気抵抗値変化との関係を示
し、図５は、ＹＺ平面にてＸ軸回りに外部磁界が回転し
た場合に、外部磁界のＹ軸に対する回転角度θと磁気抵
抗値変化との関係を示す。
が回転した場合に、外部磁界のＸ軸に対する回転角度θ
と磁気抵抗値変化との関係を示し、図４は、ＸＺ平面に
てＹ軸回りに外部磁界が回転した場合に、外部磁界のＸ
軸に対する回転角度θと磁気抵抗値変化との関係を示
し、図５は、ＹＺ平面にてＸ軸回りに外部磁界が回転し
た場合に、外部磁界のＹ軸に対する回転角度θと磁気抵
抗値変化との関係を示す。
【００１２】これら図において、変化する磁気抵抗値の
最大値と最小値の比が実質的にＭＲ比に相当する。図３
の場合、広い角度範囲（図３中の範囲Ａ参照）での外部
磁界の変化に対して一様な磁気抵抗値変化を得ることが
できる、すなわちＭＲ比を一様に変化させることができ
る。図４の場合、磁気抵抗値変化は、図３に比べてはか
なり狭い角度範囲（図４中の範囲Ｂ参照）での外部磁界
の変化に対して得られるが、図３のような広い角度範囲
での外部磁界の変化に対しては得られない。
最大値と最小値の比が実質的にＭＲ比に相当する。図３
の場合、広い角度範囲（図３中の範囲Ａ参照）での外部
磁界の変化に対して一様な磁気抵抗値変化を得ることが
できる、すなわちＭＲ比を一様に変化させることができ
る。図４の場合、磁気抵抗値変化は、図３に比べてはか
なり狭い角度範囲（図４中の範囲Ｂ参照）での外部磁界
の変化に対して得られるが、図３のような広い角度範囲
での外部磁界の変化に対しては得られない。
【００１３】また、図５の場合、外部磁界の回転によっ
ては、フリー層の磁化方向の変化が起こらないため、外
部磁界の変化に対しては磁気抵抗値すなわちＭＲ比は一
定になる。このように、ＴＭＲ素子を用いる場合、図３
の場合が最も好ましい。本発明は、このような知見に基
づいてなされたものである。
ては、フリー層の磁化方向の変化が起こらないため、外
部磁界の変化に対しては磁気抵抗値すなわちＭＲ比は一
定になる。このように、ＴＭＲ素子を用いる場合、図３
の場合が最も好ましい。本発明は、このような知見に基
づいてなされたものである。
【００１４】すなわち、請求項１に記載の発明では、基
板（２１）上に強磁性体からなるピンド層（２４）、絶
縁膜からなるトンネル膜（２５）、強磁性体からなるフ
リー層（２６）が形成された素子（２０）を有し、素子
の置かれた場の磁界に応じて、トンネル膜を介してピン
ド層とフリー層との間に流れるトンネル電流値の変化に
基づいて磁気抵抗変化を検出するようにしたトンネル電
流型磁気センサ（１０）を備え、フリー層の中心を原点
とし、ピンド層の磁化の方向をＸ軸、Ｘ軸に垂直であっ
てピンド層平面に垂直な方向をＺ軸、Ｘ軸およびＺ軸を
含む平面に垂直な方向をＹ軸とするデカルト座標系を規
定した時、素子の周囲には、Ｚ軸を中心としＸ軸および
Ｙ軸を含む平面に平行な面内で回転するリング状の回転
体（３０）が設けられており、回転体の一部には磁石
（３１）が取り付けられており、磁石は、回転体の接線
方向に沿ってＳＮ極が配置されていることを特徴とす
る。
板（２１）上に強磁性体からなるピンド層（２４）、絶
縁膜からなるトンネル膜（２５）、強磁性体からなるフ
リー層（２６）が形成された素子（２０）を有し、素子
の置かれた場の磁界に応じて、トンネル膜を介してピン
ド層とフリー層との間に流れるトンネル電流値の変化に
基づいて磁気抵抗変化を検出するようにしたトンネル電
流型磁気センサ（１０）を備え、フリー層の中心を原点
とし、ピンド層の磁化の方向をＸ軸、Ｘ軸に垂直であっ
てピンド層平面に垂直な方向をＺ軸、Ｘ軸およびＺ軸を
含む平面に垂直な方向をＹ軸とするデカルト座標系を規
定した時、素子の周囲には、Ｚ軸を中心としＸ軸および
Ｙ軸を含む平面に平行な面内で回転するリング状の回転
体（３０）が設けられており、回転体の一部には磁石
（３１）が取り付けられており、磁石は、回転体の接線
方向に沿ってＳＮ極が配置されていることを特徴とす
る。
【００１５】本発明によれば、回転体がトンネル電流型
磁気センサの素子の回りを回転すると、回転体の磁石に
よる磁界が回転し、この磁界の回転角度の変化をトンネ
ル電流型磁気センサにより検出するようになっている。
磁気センサの素子の回りを回転すると、回転体の磁石に
よる磁界が回転し、この磁界の回転角度の変化をトンネ
ル電流型磁気センサにより検出するようになっている。
【００１６】そして、本発明のように、トンネル電流型
磁気センサの素子すなわちＴＭＲ素子と、磁石を持つ回
転体との位置関係を規定することにより、上記図３に示
すような関係を実現でき、広い角度範囲での外部磁界の
変化に対してＭＲ比を一様に変化させることができる。
そのため、ＴＭＲ素子を用いて、感度良く且つ精度良く
検出可能な新規な回転角度検出装置を提供することがで
きる。
磁気センサの素子すなわちＴＭＲ素子と、磁石を持つ回
転体との位置関係を規定することにより、上記図３に示
すような関係を実現でき、広い角度範囲での外部磁界の
変化に対してＭＲ比を一様に変化させることができる。
そのため、ＴＭＲ素子を用いて、感度良く且つ精度良く
検出可能な新規な回転角度検出装置を提供することがで
きる。
【００１７】また、請求項２に記載の発明では、磁石
（３１）の回転範囲がＸ軸を基準として±９０°以内の
範囲で検出するようになっていることを特徴とする。
（３１）の回転範囲がＸ軸を基準として±９０°以内の
範囲で検出するようになっていることを特徴とする。
【００１８】それによれば、磁石のＳＮ極によって生じ
る外部磁界は、Ｘ軸を基準として０〜１８０°または０
〜−１８０°の角度範囲で回転する。上記図３に示すよ
うに、この外部磁界の回転角度の範囲は、ＭＲ比を一様
に変化させるために好ましい範囲である。
る外部磁界は、Ｘ軸を基準として０〜１８０°または０
〜−１８０°の角度範囲で回転する。上記図３に示すよ
うに、この外部磁界の回転角度の範囲は、ＭＲ比を一様
に変化させるために好ましい範囲である。
【００１９】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る回
転角度検出装置Ｓ１の構成を示す図である。回転角度検
出装置Ｓ１は、トンネル電流型磁気センサ１０と、この
センサ１０を取り囲むように配置されたリング状の回転
体３０とを備えている。
について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る回
転角度検出装置Ｓ１の構成を示す図である。回転角度検
出装置Ｓ１は、トンネル電流型磁気センサ１０と、この
センサ１０を取り囲むように配置されたリング状の回転
体３０とを備えている。
【００２１】図２は、トンネル電流型磁気センサ１０に
おけるＴＭＲ素子としての素子２０の概略断面構成を示
す図である。この素子２０は、シリコン基板等からなる
基板２１を有し、基板２１の上には、下部電極２２、反
強磁性膜からなるピニング層２３、強磁性膜からなるピ
ンド層２４、絶縁膜からなるトンネル膜２５、強磁性膜
からなるフリー層２６、上部電極２７といった各膜が積
層されている。
おけるＴＭＲ素子としての素子２０の概略断面構成を示
す図である。この素子２０は、シリコン基板等からなる
基板２１を有し、基板２１の上には、下部電極２２、反
強磁性膜からなるピニング層２３、強磁性膜からなるピ
ンド層２４、絶縁膜からなるトンネル膜２５、強磁性膜
からなるフリー層２６、上部電極２７といった各膜が積
層されている。
【００２２】下部および上部電極２２、２７は例えばＰ
ｔ等の電極材料からなる。ピニング層２３は例えばＦｅ
−Ｍｎ等の反強磁性材料からなり、ピンド層２４および
フリー層２６は例えばＮｉ−Ｆｅ等の強磁性材料からな
る。また、トンネル膜２５は例えばアルミナ等の絶縁性
かつ非磁性材料からなる。このような素子２０はスパッ
タや蒸着などの一般的な成膜方法により製造することが
できる。
ｔ等の電極材料からなる。ピニング層２３は例えばＦｅ
−Ｍｎ等の反強磁性材料からなり、ピンド層２４および
フリー層２６は例えばＮｉ−Ｆｅ等の強磁性材料からな
る。また、トンネル膜２５は例えばアルミナ等の絶縁性
かつ非磁性材料からなる。このような素子２０はスパッ
タや蒸着などの一般的な成膜方法により製造することが
できる。
【００２３】ピニング層２３は、ピンド層２４の磁化反
転をピン止めするものであり、フリー層２６は外部磁界
により磁化方向が自在に反転するものである。そして、
素子２０においては、トンネル膜２５を介してピンド層
２４とフリー層２６との間にトンネル電流が流れるが、
外部磁界が変化した場合、磁化反転をピン止めされたピ
ンド層２４の磁化方向は一定であるのに対し、フリー層
２６の磁化方向が変化することで、上下電極２２と２７
との間の抵抗値（磁気抵抗値）が変化し、トンネル電流
値が変化するようになっている。
転をピン止めするものであり、フリー層２６は外部磁界
により磁化方向が自在に反転するものである。そして、
素子２０においては、トンネル膜２５を介してピンド層
２４とフリー層２６との間にトンネル電流が流れるが、
外部磁界が変化した場合、磁化反転をピン止めされたピ
ンド層２４の磁化方向は一定であるのに対し、フリー層
２６の磁化方向が変化することで、上下電極２２と２７
との間の抵抗値（磁気抵抗値）が変化し、トンネル電流
値が変化するようになっている。
【００２４】なお、素子２０の構成は、上記図２に示す
構成に限定するものではない。つまり、素子２０は、基
板上に強磁性体からなるピンド層、絶縁膜からなるトン
ネル膜、強磁性体からなるフリー層が形成されたもので
あって、素子２０の置かれた場の磁界に応じて、トンネ
ル膜を介してピンド層とフリー層との間に流れるトンネ
ル電流値の変化に基づいて磁気抵抗変化を検出するよう
にしたものであれば良い。例えば、上記した従来公報等
に記載されているようなＴＭＲ素子構成であっても良
い。
構成に限定するものではない。つまり、素子２０は、基
板上に強磁性体からなるピンド層、絶縁膜からなるトン
ネル膜、強磁性体からなるフリー層が形成されたもので
あって、素子２０の置かれた場の磁界に応じて、トンネ
ル膜を介してピンド層とフリー層との間に流れるトンネ
ル電流値の変化に基づいて磁気抵抗変化を検出するよう
にしたものであれば良い。例えば、上記した従来公報等
に記載されているようなＴＭＲ素子構成であっても良
い。
【００２５】ここで、図１および図２中に示すＸ、Ｙ、
Ｚ軸は、フリー層２６の中心を原点とし、ピンド層２４
の磁化の方向をＸ軸、このＸ軸に垂直であってピンド層
２４平面に垂直な方向をＺ軸、Ｘ軸およびＺ軸を含むＸ
Ｚ平面に垂直な方向をＹ軸とするデカルト座標系を示す
ものである。
Ｚ軸は、フリー層２６の中心を原点とし、ピンド層２４
の磁化の方向をＸ軸、このＸ軸に垂直であってピンド層
２４平面に垂直な方向をＺ軸、Ｘ軸およびＺ軸を含むＸ
Ｚ平面に垂直な方向をＹ軸とするデカルト座標系を示す
ものである。
【００２６】このようなデカルト座標系において、素子
２０の磁気抵抗変化特性は、「解決手段」の欄にて述べ
た図３〜図５に示したものと同じ特性を示す。つまり、
ＸＹ平面にてＺ軸回りに外部磁界が回転した場合に、素
子２０は、広い角度範囲での外部磁界の変化に対して一
様な磁気抵抗値変化を得ることができる、すなわちＭＲ
比を一様に変化させることができる。
２０の磁気抵抗変化特性は、「解決手段」の欄にて述べ
た図３〜図５に示したものと同じ特性を示す。つまり、
ＸＹ平面にてＺ軸回りに外部磁界が回転した場合に、素
子２０は、広い角度範囲での外部磁界の変化に対して一
様な磁気抵抗値変化を得ることができる、すなわちＭＲ
比を一様に変化させることができる。
【００２７】そして、図１に示すように、リング状の回
転体３０は、素子２０の周囲にて、Ｚ軸を中心としＸ軸
およびＹ軸を含むＸＹ平面に平行な面内で回転するよう
になっている。この回転体３０は、例えば、車両のステ
アリングの回転軸やスロットルの回転軸などと連動して
回転するようになっている。
転体３０は、素子２０の周囲にて、Ｚ軸を中心としＸ軸
およびＹ軸を含むＸＹ平面に平行な面内で回転するよう
になっている。この回転体３０は、例えば、車両のステ
アリングの回転軸やスロットルの回転軸などと連動して
回転するようになっている。
【００２８】この回転体３０は、非磁性体から構成され
ているが、図１に示すように、その一部には磁石３１が
取り付けられており、この磁石３１は、回転体３０の接
線方向に沿ってＳＮ極が配置されている。
ているが、図１に示すように、その一部には磁石３１が
取り付けられており、この磁石３１は、回転体３０の接
線方向に沿ってＳＮ極が配置されている。
【００２９】ここで、回転体３０は、例えば、磁石３１
の回転範囲がＸ軸を基準として±９０°以内の範囲で回
転するようになっている。この磁石３０の回転範囲は、
例えば図１中に示される範囲Ａ１または範囲Ａ２に相当
する。
の回転範囲がＸ軸を基準として±９０°以内の範囲で回
転するようになっている。この磁石３０の回転範囲は、
例えば図１中に示される範囲Ａ１または範囲Ａ２に相当
する。
【００３０】次に、上記構成に基づき回転角度検出装置
Ｓ１の作動について、図６を参照して述べる。図６
（ａ）では、素子２０に加わっている磁石３１による磁
界Ｋすなわち素子２０の置かれた場の磁界Ｋの方向は、
Ｘ軸に対して−９０°の状態にある。この状態から、回
転体３０が、素子２０の周囲にてＺ軸回りにＸＹ平面に
平行な面内で回転し、例えば図６（ｂ）の状態となった
とする。
Ｓ１の作動について、図６を参照して述べる。図６
（ａ）では、素子２０に加わっている磁石３１による磁
界Ｋすなわち素子２０の置かれた場の磁界Ｋの方向は、
Ｘ軸に対して−９０°の状態にある。この状態から、回
転体３０が、素子２０の周囲にてＺ軸回りにＸＹ平面に
平行な面内で回転し、例えば図６（ｂ）の状態となった
とする。
【００３１】図６（ｂ）では、上記磁界Ｋの方向は、Ｘ
軸と平行すなわちＸ軸に対して０°の状態にある。この
ような図６（ａ）から図６（ｂ）への磁界Ｋの変化は、
上記図３に示したような、ＸＹ平面にてＺ軸回りに外部
磁界が回転した場合に相当する。
軸と平行すなわちＸ軸に対して０°の状態にある。この
ような図６（ａ）から図６（ｂ）への磁界Ｋの変化は、
上記図３に示したような、ＸＹ平面にてＺ軸回りに外部
磁界が回転した場合に相当する。
【００３２】そのため、トンネル電流型磁気センサ１０
においては、上記したような磁界Ｋの変化によって、図
３に示したような外部磁界の回転角度に伴う一様な磁気
抵抗値変化を生じる。そして、この磁気抵抗値変化によ
って、トンネル膜２５を介してピンド層２４とフリー層
２６との間に流れるトンネル電流値が変化するため、磁
界Ｋの回転角度θが求まり、結果、回転体３０の回転角
度を求めることができる。
においては、上記したような磁界Ｋの変化によって、図
３に示したような外部磁界の回転角度に伴う一様な磁気
抵抗値変化を生じる。そして、この磁気抵抗値変化によ
って、トンネル膜２５を介してピンド層２４とフリー層
２６との間に流れるトンネル電流値が変化するため、磁
界Ｋの回転角度θが求まり、結果、回転体３０の回転角
度を求めることができる。
【００３３】このように、本実施形態の回転角度検出装
置Ｓ１によれば、トンネル電流型磁気センサ１０の素子
２０と、磁石３１を持つ回転体３０との位置関係を規定
することにより、上記図３に示すような関係を実現で
き、広い角度範囲での外部磁界の変化に対してＭＲ比を
一様に変化させることができる。そのため、ＴＭＲ素子
を用いて、感度良く且つ精度良く検出可能な新規な回転
角度検出装置を提供することができる。
置Ｓ１によれば、トンネル電流型磁気センサ１０の素子
２０と、磁石３１を持つ回転体３０との位置関係を規定
することにより、上記図３に示すような関係を実現で
き、広い角度範囲での外部磁界の変化に対してＭＲ比を
一様に変化させることができる。そのため、ＴＭＲ素子
を用いて、感度良く且つ精度良く検出可能な新規な回転
角度検出装置を提供することができる。
【００３４】また、本実施形態においては、磁石３１の
回転範囲がＸ軸を基準として±９０°以内の範囲Ａ１、
Ａ２で検出するようになっていることが好ましい。それ
によれば、磁石３１のＳＮ極によって生じる外部磁界
は、Ｘ軸を基準として０〜１８０°または０〜−１８０
°の角度範囲で回転する。上記図３に示すように、この
外部磁界の回転角度の範囲は、ＭＲ比を一様に変化させ
るために好ましい範囲である。
回転範囲がＸ軸を基準として±９０°以内の範囲Ａ１、
Ａ２で検出するようになっていることが好ましい。それ
によれば、磁石３１のＳＮ極によって生じる外部磁界
は、Ｘ軸を基準として０〜１８０°または０〜−１８０
°の角度範囲で回転する。上記図３に示すように、この
外部磁界の回転角度の範囲は、ＭＲ比を一様に変化させ
るために好ましい範囲である。
【図１】本発明の実施形態に係る回転角度検出装置の構
成図である。
成図である。
【図２】トンネル電流型磁気センサにおける素子の概略
断面図である。
断面図である。
【図３】ＸＹ平面にてＺ軸回りに外部磁界が回転した場
合に、外部磁界のＸ軸に対する回転角度θと磁気抵抗値
変化との関係を示す図である。
合に、外部磁界のＸ軸に対する回転角度θと磁気抵抗値
変化との関係を示す図である。
【図４】ＸＺ平面にてＹ軸回りに外部磁界が回転した場
合に、外部磁界のＸ軸に対する回転角度θと磁気抵抗値
変化との関係を示す図である。
合に、外部磁界のＸ軸に対する回転角度θと磁気抵抗値
変化との関係を示す図である。
【図５】ＹＺ平面にてＸ軸回りに外部磁界が回転した場
合に、外部磁界のＹ軸に対する回転角度θと磁気抵抗値
変化との関係を示す図である。
合に、外部磁界のＹ軸に対する回転角度θと磁気抵抗値
変化との関係を示す図である。
【図６】図１に示す回転角度検出装置の作動説明図であ
る。
る。
１０…トンネル電流型磁気センサ、２０…素子、２１…
基板、２４…ピンド層、２５…トンネル膜、２６…フリ
ー層、３０…回転体、３１…磁石。
基板、２４…ピンド層、２５…トンネル膜、２６…フリ
ー層、３０…回転体、３１…磁石。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 村田 雄一朗
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会
社デンソー内
(72)発明者 上野山 博文
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会
社デンソー内
Ｆターム(参考） 2F077 AA18 CC02 JJ01 JJ09 JJ21
JJ23 VV01 VV21 VV33
Claims (2)
- 【請求項１】 基板（２１）上に強磁性体からなるピン
ド層（２４）、絶縁膜からなるトンネル膜（２５）、強
磁性体からなるフリー層（２６）が形成された素子（２
０）を有し、前記素子の置かれた場の磁界に応じて、前
記トンネル膜を介して前記ピンド層と前記フリー層との
間に流れるトンネル電流値の変化に基づいて磁気抵抗変
化を検出するようにしたトンネル電流型磁気センサ（１
０）を備え、 前記フリー層の中心を原点とし、前記ピンド層の磁化の
方向をＸ軸、前記Ｘ軸に垂直であって前記ピンド層平面
に垂直な方向をＺ軸、前記Ｘ軸および前記Ｚ軸を含む平
面に垂直な方向をＹ軸とするデカルト座標系を規定した
時、 前記素子の周囲には、前記Ｚ軸を中心とし前記Ｘ軸およ
び前記Ｙ軸を含む平面に平行な面内で回転するリング状
の回転体（３０）が設けられており、 前記回転体の一部には磁石（３１）が取り付けられてお
り、前記磁石は、前記回転体の接線方向に沿ってＳＮ極
が配置されていることを特徴とする回転角度検出装置。 - 【請求項２】 前記磁石（３１）の回転範囲がＸ軸を基
準として±９０°以内の範囲で検出するようになってい
ることを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002013995A JP3873752B2 (ja) | 2002-01-23 | 2002-01-23 | 回転角度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002013995A JP3873752B2 (ja) | 2002-01-23 | 2002-01-23 | 回転角度検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003214898A true JP2003214898A (ja) | 2003-07-30 |
| JP3873752B2 JP3873752B2 (ja) | 2007-01-24 |
Family
ID=27650809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002013995A Expired - Fee Related JP3873752B2 (ja) | 2002-01-23 | 2002-01-23 | 回転角度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3873752B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006098176A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 流量計測装置 |
| JP2011043423A (ja) * | 2009-08-21 | 2011-03-03 | Tdk Corp | ステアリングセンサ |
| CN115342723A (zh) * | 2022-10-17 | 2022-11-15 | 基合半导体（宁波）有限公司 | 轴转动角度检测装置、方法以及电子设备 |
-
2002
- 2002-01-23 JP JP2002013995A patent/JP3873752B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006098176A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 流量計測装置 |
| JP2011043423A (ja) * | 2009-08-21 | 2011-03-03 | Tdk Corp | ステアリングセンサ |
| CN115342723A (zh) * | 2022-10-17 | 2022-11-15 | 基合半导体（宁波）有限公司 | 轴转动角度检测装置、方法以及电子设备 |
| CN115342723B (zh) * | 2022-10-17 | 2023-03-07 | 基合半导体（宁波）有限公司 | 轴转动角度检测装置、方法以及电子设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3873752B2 (ja) | 2007-01-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4132835B2 (ja) | 回転数検出装置 | |
| JP5780760B2 (ja) | ブリッジにおけるｇｍｒセンサの整合 | |
| US10670425B2 (en) | System for measuring angular position and method of stray field cancellation | |
| JP4508058B2 (ja) | 磁界検出装置およびその製造方法 | |
| US11519977B2 (en) | Stray field robust XMR sensor using perpendicular anisotropy | |
| WO2011111494A1 (ja) | 磁気センサ及び磁気エンコーダ | |
| US7208940B2 (en) | 360-Degree magnetoresistive rotary position sensor | |
| WO2012136158A2 (zh) | 单片双轴桥式磁场传感器 | |
| WO2012092831A1 (zh) | 薄膜磁电阻传感元件和其组合及与该组合耦合的电子装置 | |
| US10401195B2 (en) | Magnet and displacement detection unit | |
| JP2002303536A (ja) | 回転角検出センサ | |
| JPS61142782A (ja) | 位置検出装置 | |
| JP2014199183A (ja) | 磁気センサおよび磁気センサシステム | |
| CN110196399A (zh) | 角传感器系统和杂散场消除方法 | |
| JP2003008101A (ja) | トンネル磁気抵抗効果素子及びこの素子を用いた方位検知システム | |
| JP2008306112A (ja) | 磁気抵抗効果膜、磁気センサ及び回転角度検出装置 | |
| JP2004125635A (ja) | 回転角検出装置 | |
| JP2006269955A (ja) | 磁界検出装置 | |
| JP6132085B2 (ja) | 磁気検出装置 | |
| JPH0763505A (ja) | 可動体変位検出装置 | |
| JP3873752B2 (ja) | 回転角度検出装置 | |
| JP4663204B2 (ja) | 回転角度センサ | |
| JP5660826B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子、それを用いた磁界検出器、位置検出器、回転検出器および電流検出器 | |
| JP2015133377A (ja) | 磁気検出素子および回転検出装置 | |
| US20060028308A1 (en) | Precision non-contact digital switch |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040419 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060605 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060613 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061003 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061016 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101102 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111102 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111102 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121102 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131102 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |