JP2009109516A - Rotation detector - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotation detector optimized to the detection characteristics of rotation information according to the shape of a rotor to be detected, and to provide a designing method of the rotation detector useful for optimizing the detection characteristics. <P>SOLUTION: The rotation detector includes: a sensor chip 3d having at least four magnetoresistive element bridges A-D; and a bias magnet 2 for giving a bias magnetic field to the magnetoresistive element bridges A-D. Especially, rotation detection characteristics demanded according to the shape of a rotor are optimized by changing the amplification factor of main component output based on the differential output of middle-point potentials V3, V4 between the magnetoresistive element bridges positioned inside the magnetoresistive element bridges A-D and correction component output based on the differential output of middle-point potentials V1, V2 between the magnetoresistive element bridges positioned outside. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、磁界変化に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗素子(MRE)を利用して、磁性材料からなるロータの回転情報を検出する回転検出装置に関する。   The present invention relates to a rotation detection device that detects rotation information of a rotor made of a magnetic material by using a magnetoresistive element (MRE) whose resistance value changes in accordance with a magnetic field change.

周知のように、例えば車載用内燃機関のクランク軸やカム軸等に設けられた歯車状のロータを検出対象としてその回転情報を検出するために、磁気抵抗素子(MRE)を利用した回転検出装置が用いられている。そして、この種の回転検出装置は、上記ロータに向けてバイアス磁界を発生するバイアス磁石と、該バイアス磁界の磁気ベクトル変化に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗素子を備えるセンサチップとを有し、この磁気抵抗素子の抵抗値変化を電気的に処理して上記ロータの回転態様を検出するように構成されている。すなわち、検出対象に向けて発せられるバイアス磁界は、ロータの回転に伴ってその磁気ベクトルの振れ角がロータの山部及び谷部に対応して変化する。そして、この磁気ベクトルの振れ角の変化に応じて、磁気抵抗素子の抵抗値もロータの山及び谷に対応するかたちで周期的に変化する。   As is well known, for example, a rotation detection device using a magnetoresistive element (MRE) to detect rotation information of a gear-shaped rotor provided on a crankshaft, a camshaft or the like of a vehicle-mounted internal combustion engine as a detection target. Is used. This type of rotation detection device has a bias magnet that generates a bias magnetic field toward the rotor, and a sensor chip that includes a magnetoresistive element whose resistance value changes in accordance with a change in the magnetic vector of the bias magnetic field. The change in the resistance value of the magnetoresistive element is electrically processed to detect the rotation mode of the rotor. That is, in the bias magnetic field generated toward the detection target, the deflection angle of the magnetic vector changes corresponding to the crest and trough of the rotor as the rotor rotates. In accordance with the change in the deflection angle of the magnetic vector, the resistance value of the magnetoresistive element also changes periodically in a manner corresponding to the peaks and valleys of the rotor.

一般に、上記磁気ベクトルの振れ角は、同じロータの回転角度に対して、エアギャップ、すなわちセンサチップとロータとの間の距離によって変化する。一方、エアギャップが変動した場合であっても、同じロータの回転角度に対して、磁気ベクトルの振れ角が等しくなるポイント、いわゆるエアギャップ特性最小点が存在している。したがって、このエアギャップ特性最小点をしきい値として磁気抵抗素子の抵抗値変化に対応した電気信号を2値化すれば、エアギャップの大きさに係らずロータの回転角度を高精度に検出することができる。このため、このエアギャップ特性最小点を利用する際には、ロータの形状が変化してもエアギャップ特性最小点を一定に維持できるような回転検出装置の開発が望まれていた。このような回転検出装置によれば、ロータの形状に応じてしきい値を個別に設定する等の作業負荷が大幅に軽減されるようになる。   In general, the deflection angle of the magnetic vector varies depending on the air gap, that is, the distance between the sensor chip and the rotor with respect to the same rotation angle of the rotor. On the other hand, even when the air gap fluctuates, there is a point at which the deflection angle of the magnetic vector becomes equal to the same rotor rotation angle, that is, a so-called air gap characteristic minimum point. Therefore, if the electric signal corresponding to the change in the resistance value of the magnetoresistive element is binarized using the minimum value of the air gap characteristic as a threshold value, the rotation angle of the rotor can be detected with high accuracy regardless of the size of the air gap. be able to. For this reason, when using this air gap characteristic minimum point, it has been desired to develop a rotation detection device that can maintain the air gap characteristic minimum point constant even if the rotor shape changes. According to such a rotation detection device, a work load such as individually setting a threshold value according to the shape of the rotor is greatly reduced.

そこで近年は、例えば特許文献1に見られるように、ロータ形状に係らずエアギャップ特性最小点となる磁気ベクトル振れ角を一定に維持することのできる回転検出装置が提案されるに至っている。この回転検出装置では、センサチップに一列に形成された4つの磁気抵抗素子ブリッジを用いるとともに、これら磁気抵抗素子ブリッジからの差動出力を求めることで、検出対象となるロータの回転情報を検出するようにしている。   In recent years, for example, as disclosed in Patent Document 1, a rotation detection device has been proposed that can maintain a constant magnetic vector deflection angle, which is the minimum point of air gap characteristics, regardless of the rotor shape. In this rotation detection device, four magnetoresistive element bridges formed in a line on the sensor chip are used, and the rotation information of the rotor to be detected is detected by obtaining the differential output from these magnetoresistive element bridges. I am doing so.

図21に、こうした回転検出装置に採用されているセンサチップの構成を示す。
同図21に示すように、この回転検出装置では、センサチップ104を構成する基板140上に4つの磁気抵抗素子ブリッジA,B,C、Dが一列に形成されている。また、これら磁気抵抗素子ブリッジA〜Dによる各分圧出力V1,V2,V3、V4は差動回路に入力され、該差動回路を通じて、単一の差動出力Vd(Vd=2×(V3−V4)−(V1−V2))が得られるように差動演算される。このようにして求められる差動出力Vdによって、ロータの形状に係らずエアギャップ特性最小点を一定に維持することができるようになる。
FIG. 21 shows a configuration of a sensor chip employed in such a rotation detection device.
As shown in FIG. 21, in this rotation detection device, four magnetoresistive element bridges A, B, C, and D are formed in a row on a substrate 140 constituting the sensor chip 104. Further, the respective divided outputs V1, V2, V3, V4 by the magnetoresistive element bridges A to D are inputted to a differential circuit, and a single differential output Vd (Vd = 2 × (V3) is inputted through the differential circuit. -V4)-(V1-V2)) is obtained as a differential operation. The differential output Vd thus obtained makes it possible to keep the minimum air gap characteristic constant regardless of the shape of the rotor.

図22及び図23は、それぞれ異なるロータ形状における上記差動出力Vdの出力波形を示している。なおここで、ロータ形状とは、ロータの山部及び谷部の長さの相違によって決まるものをいう。   22 and 23 show output waveforms of the differential output Vd in different rotor shapes. Here, the rotor shape means that determined by the difference in the length of the crest and trough of the rotor.

例えば、図22は、ロータの山部及び谷部が共に比較的狭い場合の上記差動出力Vdの
波形を示している。なお、差動出力Vdはバイアス磁界の磁気ベクトル振れ角に応じて変化するため、ここではこの差動出力Vdを磁気ベクトル振れ角として表している。同図22から明らかなように、この場合のエアギャップ特性最小点は約10度となっている。
For example, FIG. 22 shows the waveform of the differential output Vd when both the crest and trough of the rotor are relatively narrow. Since the differential output Vd changes in accordance with the magnetic vector deflection angle of the bias magnetic field, the differential output Vd is represented here as a magnetic vector deflection angle. As apparent from FIG. 22, the minimum point of the air gap characteristic in this case is about 10 degrees.

一方、図23は、ロータの山部及び谷部が共に比較的長い場合の差動出力Vdの波形を示している。同図23に示されるように、この場合もエアギャップ特性最小点は約10度となっている。   On the other hand, FIG. 23 shows the waveform of the differential output Vd when both the crest and trough of the rotor are relatively long. As shown in FIG. 23, the air gap characteristic minimum point is about 10 degrees in this case as well.

このように、4つの磁気抵抗素子ブリッジA〜Dを用い、これら磁気抵抗素子ブリッジA〜Dによる各分圧出力V1〜V4から差動出力Vd(Vd=2×(V3−V4)−(V1−V2))を求めることで、ロータ形状が異なっている場合でもエアギャップ特性最小点はほぼ一定の値に維持される。このため、このエアギャップ特性最小点をしきい値として差動出力Vdを2値化することで、容易且つ高精度にロータの回転情報を検出することができるようになる。   As described above, the four magnetoresistive element bridges A to D are used, and the differential outputs Vd (Vd = 2 × (V3−V4) − (V1) from the respective divided outputs V1 to V4 by the magnetoresistive element bridges A to D. By obtaining -V2)), even when the rotor shapes are different, the air gap characteristic minimum point is maintained at a substantially constant value. Therefore, by binarizing the differential output Vd using the minimum air gap characteristic as a threshold value, it becomes possible to detect the rotation information of the rotor easily and with high accuracy.

特開2003−269995号公報JP 2003-269995 A

このように、一列に配設された4つの磁気抵抗素子ブリッジA〜Dによる各分圧出力からその差動出力Vd(Vd=2×(V3−V4)−(V1−V2))を求めることで、ロータの形状に係らずエアギャップ特性最小点をほぼ一定に維持することはできる。   In this way, the differential output Vd (Vd = 2 × (V3−V4) − (V1−V2)) is obtained from each divided output by the four magnetoresistive element bridges A to D arranged in a row. Thus, the air gap characteristic minimum point can be maintained almost constant regardless of the shape of the rotor.

しかしながら、図22及び図23からも明らかなように、ロータ形状が異なれば上記差動出力Vdの波形も自ずと変化する。例えば、図22に例示したロータ形状では、ロータの山部及び谷部に対応する差動出力波形は共に、略正弦波になる。一方、図23に例示したロータ形状では、ロータの山部及び谷部に対応する差動出力波形は共に、山部及び谷部の中心部において振幅が大きく減衰し、いわゆる磁気歪み現象が生じている。   However, as apparent from FIGS. 22 and 23, if the rotor shape is different, the waveform of the differential output Vd naturally changes. For example, in the rotor shape illustrated in FIG. 22, the differential output waveforms corresponding to the crests and troughs of the rotor are both substantially sine waves. On the other hand, in the rotor shape illustrated in FIG. 23, both the differential output waveforms corresponding to the crest and trough of the rotor are greatly attenuated in the center of the crest and trough, and so-called magnetostriction phenomenon occurs. Yes.

図24は、こうしたロータ形状に依存する出力波形の変化傾向をまとめたものである。同図24に示すように、ロータ形状aの場合、すなわちロータの山部及び谷部が共に比較的狭い場合は、山部及び谷部に対応する上記差動出力(磁気ベクトル振れ角)の波形は略正弦波になる。また、ロータ形状bの場合、すなわちロータの山部が比較的狭くて、谷部が比較的長い場合は、山部に対応する差動出力の波形は略正弦波になるものの、谷部に対応する差動出力波形は、谷部の中心部において大きく減衰するかたちとなる。また、ロータ形状cの場合、すなわちロータの山部と谷部とが共に比較的長い場合は、それら山部と谷部との各々中心部において差動出力波形の振幅が大きく減衰するかたちとなる。なお、以下では便宜上、この図24に例示したロータ形状a、b、cをそれぞれ「狭山ロータ」、「等ピッチロータ」、「長山ロータ」と定義する。   FIG. 24 summarizes the change tendency of the output waveform depending on the rotor shape. As shown in FIG. 24, in the case of the rotor shape a, that is, when both the crest and trough of the rotor are relatively narrow, the waveform of the differential output (magnetic vector deflection angle) corresponding to the crest and trough Becomes a nearly sine wave. In addition, in the case of the rotor shape b, that is, when the crest of the rotor is relatively narrow and the trough is relatively long, the differential output waveform corresponding to the crest is substantially sinusoidal but corresponds to the trough. The differential output waveform is greatly attenuated at the center of the valley. In the case of the rotor shape c, that is, when both the crest and trough of the rotor are relatively long, the amplitude of the differential output waveform is greatly attenuated at the center of each crest and trough. . In the following, for convenience, the rotor shapes a, b, and c illustrated in FIG. 24 are defined as “narrow mountain rotor”, “equal pitch rotor”, and “Nagayama rotor”, respectively.

そして、このようにロータの形状によって、上記差動出力Vdの波形が変化してしまうと、該差動出力Vdに基づいて回転情報を検出する際、その検出にかかる余裕度や角度精度なども微妙に変化するようになる。図25及び図26に、これら余裕度及び角度精度についてその概念を示す。   If the waveform of the differential output Vd changes depending on the shape of the rotor in this way, when detecting rotation information based on the differential output Vd, the degree of margin and angular accuracy required for the detection are also increased. It will change subtly. 25 and 26 show the concept of these margins and angular accuracy.

図25は、上記余裕度の概念について、各種エアギャップと上記差動出力Vdの出力波形との関係をもとに示したものである。同図25に示すように、エアギャップが増大するに従って、差動出力Vdの振幅は減少する。そして、ロータの山部または谷部の中心部に
おいてその差動出力Vdの振幅が最小となる。このときの山部に対応する出力振幅の最小値とエアギャップ特性最小点との差、または谷部に対応する出力振幅の最小値とエアギャップ特性最小点との差のいずれか小さい方が余裕度となる。すなわち、この余裕度が所定のレベル以下まで低下する場合は、誤パルスを生じて誤った回転情報が検出されることになる。
FIG. 25 shows the concept of the margin based on the relationship between various air gaps and the output waveform of the differential output Vd. As shown in FIG. 25, the amplitude of the differential output Vd decreases as the air gap increases. Then, the amplitude of the differential output Vd is minimized at the center of the crest or trough of the rotor. At this time, the smaller of the difference between the minimum value of the output amplitude corresponding to the peak and the minimum value of the air gap characteristic, or the difference between the minimum value of the output amplitude corresponding to the valley and the minimum value of the air gap characteristic is less. Degree. That is, when the margin decreases to a predetermined level or less, an erroneous pulse is generated and erroneous rotation information is detected.

図26は、上記角度精度の概念について、図25に例示した出力波形の一部(図中点線で示した領域)Sを拡大して示したものである。同図26においては、エアギャップ「大」の場合とエアギャップ「小」の場合との差動出力Vdの交点P1に対応する磁気ベクトル振れ角がエアギャップ特性最小点となる。そして、エアギャップ「中」の場合の差動出力Vdとこのエアギャップ特性最小点との交点をP2とすると、上記交点P1に対応するロータの回転角度α1とこの交点P2に対応するロータの回転角度α2との間には、角度差(Δα=α1−α2)が生じている。そして、この角度差Δαが角度精度となる。換言すれば、この角度精度とは、上記差動出力Vdの波形に基づいてその回転情報を2値化する際のしきい値と交差する点の精度であると言うこともできる。   FIG. 26 is an enlarged view of a part of the output waveform illustrated in FIG. 25 (region indicated by a dotted line) in the concept of angle accuracy. In FIG. 26, the magnetic vector deflection angle corresponding to the intersection P1 of the differential output Vd when the air gap is “large” and when the air gap is “small” is the minimum air gap characteristic. When the intersection between the differential output Vd in the case of the air gap “medium” and this air gap characteristic minimum point is P2, the rotation angle α1 of the rotor corresponding to the intersection P1 and the rotation of the rotor corresponding to the intersection P2 An angle difference (Δα = α1−α2) is generated between the angle α2. The angle difference Δα is the angle accuracy. In other words, the angular accuracy can be said to be the accuracy of a point that intersects the threshold value when binarizing the rotation information based on the waveform of the differential output Vd.

このように、ロータ形状によって差動出力Vdの出力波形が変化する場合、ロータ回転情報の検出にかかる余裕度や角度精度も変化する。そして、例えば車載内燃機関にあっては前述のように、そのクランク軸やカム軸の回転検出にこのような回転検出装置が用いられているが、実情としては、クランク軸の回転検出に用いられる回転検出装置とカム軸の回転検出に用いられる回転検出装置では、これら余裕度や角度精度に対する要求も異なったものとなっている。具体的には、カム軸などに気筒判別用として設けられる長山ロータの場合は、角度精度よりもむしろ、高い余裕度が要求され、逆にクランク軸などに回転速度(角度)検出用として設けられる狭山ロータの場合は、余裕度よりはむしろ、高い角度精度が要求されている。しかし、上記従来の回転検出装置の場合、こうした要求が必ずしも満たされるとは限らない。   As described above, when the output waveform of the differential output Vd changes depending on the rotor shape, the margin and the angular accuracy for detecting the rotor rotation information also change. For example, in an in-vehicle internal combustion engine, as described above, such a rotation detection device is used to detect the rotation of the crankshaft or camshaft. However, as a matter of fact, it is used to detect the rotation of the crankshaft. The rotation detection device and the rotation detection device used for detecting the rotation of the camshaft have different requirements for the margin and the angular accuracy. Specifically, in the case of a Nagayama rotor that is provided on a camshaft or the like for cylinder discrimination, a high margin is required rather than angular accuracy, and conversely, it is provided on a crankshaft or the like for detecting rotational speed (angle). In the case of a narrow rotor, high angular accuracy is required rather than margin. However, in the case of the conventional rotation detection device, such a requirement is not always satisfied.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、検出対象とするロータの形状に応じてその回転情報の検出特性に最適化された回転検出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a rotation detection device optimized for the detection characteristics of the rotation information according to the shape of the rotor to be detected.

こうした目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、磁気抵抗素子を備えるセンサチップと前記磁気抵抗素子にバイアス磁界を付与するバイアス磁石とを備え、外周に山部と谷部とが交互に設けられた磁性体ロータが前記センサチップの近傍にて回転するときに前記バイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの変化を前記磁気抵抗素子の抵抗値の変化として感知して前記ロータの回転態様を検出する回転検出装置として、前記センサチップを、各々ブリッジ接続されて前記ロータの回転方向と対応する方向に配列された少なくとも4つの磁気抵抗素子ブリッジを備えるものとして構成するとともに、それら磁気抵抗素子ブリッジの内側に位置する少なくとも2つの磁気抵抗素子ブリッジの中点電位の差動出力に基づいて主成分出力を求める第1の差動回路と、同磁気抵抗素子ブリッジの外側に位置する少なくとも2つの磁気抵抗素子ブリッジの中点電位の差動出力に基づいて補正成分出力を求める第2の差動回路と、それら求められる主成分出力と補正成分出力とのさらなる差動出力に基づいて前記ロータの回転情報に対応した単一の差動出力を求める第3の差動回路とを備えることとし、
(a)前記ロータの山部及び谷部の形状において要求される特性が前記求められる単一の差動出力の波形に基づいて前記ロータの回転情報を2値化する際のしきい値と振幅との差である余裕度の確保であるとき、すなわち車載内燃機関のカム軸に設けられる前述の「長山ロータ」など、大きな磁気歪みが生じるロータを検出対象とするとき、前記第1の差動回路の増幅率をK1、前記第2の差動回路の増幅率をK2として、これらを「(K1×主成分出力)−(K2×補正成分出力)>(2×主成分出力)−(補正成分出力)」なる関
係に設定する。
といった構成によれば、上記補正成分出力の低減に伴って上記求められる単一の差動出力もその波形振幅の好適な増大が図られ、より大きな余裕度が確保されるようになる。
In order to achieve such an object, according to the first aspect of the present invention, a sensor chip including a magnetoresistive element and a bias magnet for applying a bias magnetic field to the magnetoresistive element are provided, and peaks and troughs are alternately arranged on the outer periphery. Rotation of the rotor by sensing a change in the magnetic vector generated in cooperation with the bias magnetic field as a change in the resistance value of the magnetoresistive element when the magnetic rotor provided in the rotor rotates in the vicinity of the sensor chip. As a rotation detection device for detecting an aspect, the sensor chip is configured to include at least four magnetoresistive element bridges that are bridge-connected and arranged in a direction corresponding to the rotation direction of the rotor, and the magnetoresistance Based on the differential output of the midpoint potential of at least two magnetoresistive element bridges located inside the element bridge And a second differential circuit for obtaining a correction component output based on a differential output of a midpoint potential of at least two magnetoresistive element bridges located outside the magnetoresistive element bridge. A third differential circuit for obtaining a single differential output corresponding to the rotation information of the rotor based on a further differential output of the obtained principal component output and correction component output,
(A) Threshold value and amplitude at the time of binarizing the rotation information of the rotor based on the waveform of the single differential output in which the characteristics required in the shape of the crest and trough of the rotor are obtained The first differential is used when a rotor having a large magnetostriction such as the aforementioned “Nagayama rotor” provided on the camshaft of the in-vehicle internal combustion engine is to be detected. The amplification factor of the circuit is K1, the amplification factor of the second differential circuit is K2, and these are expressed as “(K1 × principal component output) − (K2 × correction component output)> (2 × principal component output) − (correction). Component output) ”is set.
According to the above configuration, the waveform amplitude of the single differential output obtained as described above can be suitably increased as the correction component output is reduced, and a larger margin can be secured.

上述のように、このような態様で磁気抵抗素子ブリッジを備える回転検出装置にあっては通常、内側に位置する少なくとも2つの磁気抵抗素子ブリッジでの中点電位変化(抵抗値変化)と外側に位置する少なくとも2つの磁気抵抗素子ブリッジでの中点電位変化(抵抗値変化)とでは、上記磁気ベクトルの変化に基づくそれら変化態様も自ずと異なったものとなる。ただし、第1〜第3の差動回路を備えて、それぞれ主成分出力、補正成分出力及びロータの回転情報に対応した単一の差動出力を求める上記構成によれば、それら第1〜第3の差動回路の増幅率を各別に設定するといった、いわば電気的な処理によっても、最終的に出力される上記ロータの回転情報に対応した単一の差動出力の調整を図ることが可能となる。このため、同構成によっても、前述した「狭山ロータ」、「等ピッチロータ」、及び「長山ロータ」など、検出対象とするロータの形状に応じて要求される各異なる回転情報の検出特性に最適化された回転検出装置の実現が可能となる。   As described above, in a rotation detection device including a magnetoresistive element bridge in such a manner, normally, a midpoint potential change (resistance value change) and an outer side of at least two magnetoresistive element bridges positioned on the inside are provided. With the midpoint potential change (resistance value change) in at least two magnetoresistive element bridges positioned, the change mode based on the change in the magnetic vector is naturally different. However, according to the above-described configuration, which includes first to third differential circuits and obtains a single differential output corresponding to the principal component output, the correction component output, and the rotation information of the rotor, respectively, It is possible to adjust the single differential output corresponding to the rotation information of the rotor to be finally output by so-called electrical processing such as setting the amplification factor of the differential circuit 3 separately. It becomes. For this reason, even with this configuration, it is optimal for the detection characteristics of different rotation information required according to the shape of the rotor to be detected, such as the “narrow mountain rotor”, “equal pitch rotor”, and “Nagayama rotor” described above. It is possible to realize a rotation detection device.

また、請求項2に記載の発明のように、磁気抵抗素子を備えるセンサチップと前記磁気抵抗素子にバイアス磁界を付与するバイアス磁石とを備え、外周に山部と谷部とが交互に設けられた磁性体ロータが前記センサチップの近傍にて回転するときに前記バイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの変化を前記磁気抵抗素子の抵抗値の変化として感知して前記ロータの回転態様を検出する回転検出装置として、前記センサチップを、各々ブリッジ接続されて前記ロータの回転方向と対応する方向に配列された少なくとも4つの磁気抵抗素子ブリッジを備えるものとして構成するとともに、それら磁気抵抗素子ブリッジの内側に位置する少なくとも2つの磁気抵抗素子ブリッジの中点電位の差動出力に基づいて主成分出力を求める第1の差動回路と、同磁気抵抗素子ブリッジの外側に位置する少なくとも2つの磁気抵抗素子ブリッジの中点電位の差動出力に基づいて補正成分出力を求める第2の差動回路と、それら求められる主成分出力と補正成分出力とのさらなる差動出力に基づいて前記ロータの回転情報に対応した単一の差動出力を求める第3の差動回路とを備えることとし、
(b)前記ロータの山部及び谷部の形状において要求される特性が、前記求められる単一の差動出力の波形に基づいて前記ロータの回転情報を2値化する際のしきい値と交差する点の精度である角度精度の確保であるとき、すなわち車載内燃機関のクランク軸に設けられる前述の「狭山ロータ」や「等ピッチロータ」など、少なくとも山部に関しては磁気歪みが殆ど生じないロータを検出対象とするとき、前記第1の差動回路の増幅率をK1、前記第2の差動回路の増幅率をK2として、これらを「K1/K2 < 2」なる関係に設定する。
といった構成によれば、上記補正成分出力を通じてロータの山部に対するエッジ検出精度の向上が図られ、ひいては角度精度も高く保持されるようになる。
According to a second aspect of the present invention, a sensor chip including a magnetoresistive element and a bias magnet for applying a bias magnetic field to the magnetoresistive element are provided, and crests and troughs are alternately provided on the outer periphery. When the magnetic rotor rotates in the vicinity of the sensor chip, a change in the magnetic vector generated in cooperation with the bias magnetic field is detected as a change in the resistance value of the magnetoresistive element to detect the rotation mode of the rotor. As the rotation detecting device, the sensor chip is configured to include at least four magnetoresistive element bridges that are bridge-connected and arranged in a direction corresponding to the rotation direction of the rotor. A first differential circuit for obtaining a principal component output based on a differential output of a midpoint potential of at least two magnetoresistive element bridges located inside. A second differential circuit that obtains a correction component output based on a differential output of a midpoint potential of at least two magnetoresistive element bridges located outside the magnetoresistive element bridge, and a main component output obtained therefrom, A third differential circuit for obtaining a single differential output corresponding to the rotation information of the rotor based on a further differential output with the correction component output;
(B) a threshold required for binarizing the rotation information of the rotor based on the required single differential output waveform as a characteristic required for the shape of the peak and valley of the rotor; When ensuring the angular accuracy that is the accuracy of the intersecting point, that is, the above-mentioned “narrow mountain rotor” and “equal pitch rotor” provided on the crankshaft of the on-vehicle internal combustion engine, there is almost no magnetic distortion at least at the mountain part. When the rotor is a detection target, the amplification factor of the first differential circuit is set as K1, the amplification factor of the second differential circuit is set as K2, and these are set in a relationship of “K1 / K2 <2.”
With such a configuration, the edge detection accuracy for the peak portion of the rotor can be improved through the correction component output, and as a result, the angle accuracy can be kept high.

また、請求項3に記載の発明のように、
磁気抵抗素子を備えるセンサチップと前記磁気抵抗素子にバイアス磁界を付与するバイアス磁石とを備え、外周に山部と谷部とが交互に設けられた磁性体ロータが前記センサチップの近傍にて回転するときに前記バイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの変化を前記磁気抵抗素子の抵抗値の変化として感知して前記ロータの回転態様を検出する回転検出装置として、前記センサチップを、各々ブリッジ接続されて前記ロータの回転方向と対応する方向に配列された少なくとも4つの磁気抵抗素子ブリッジを備えるものとして構成するとともに、それら磁気抵抗素子ブリッジの内側に位置する少なくとも2つの磁気抵抗素子ブリッジの中点電位の差動出力に基づいて主成分出力を求める第1の差動回路と、同磁気抵抗素子ブリッジの外側に位置する少なくとも2つの磁気抵抗素子ブリッジの中点電位の差動出力に基づいて補正成分出力を求める第2の差動回路と、それら求められる主成分
出力と補正成分出力とのさらなる差動出力に基づいて前記ロータの回転情報に対応した単一の差動出力を求める第3の差動回路とを備えることとし、
(c)前記ロータの山部及び谷部の形状において要求される特性が、前記求められる単一の差動出力の波形に基づいて前記ロータの回転情報を2値化する際のしきい値と振幅との差である余裕度の確保としきい値と交差する点の精度である角度精度の確保との両立であるとき、すなわち車載内燃機関のクランク軸に設けられる前述の「等ピッチロータ」など、山部に関しては磁気歪みが殆ど生じないものの、谷部では比較的大きな磁気歪みが生じるロータを検出対象とするとき、前記第1の差動回路の増幅率をK1、前記第2の差動回路の増幅率をK2として、これらを「K1/K2 < 2」なる関係に設定する。
といった構成によれば、これも上記(b)と同様、補正成分出力を通じてロータの山部に対するエッジ検出精度の向上が図られて、角度精度は高く保持される。また、このような「等ピッチロータ」の場合、上記補正成分出力を比較的大きく設定しても、十分な余裕度が確保されることが、発明者による磁気シミュレーションによって確認されている。
Further, as in the invention according to claim 3,
A magnetic rotor provided with a sensor chip having a magnetoresistive element and a bias magnet for applying a bias magnetic field to the magnetoresistive element, and having a crest and a trough alternately provided on the outer periphery, rotates in the vicinity of the sensor chip. As a rotation detecting device for detecting a rotation mode of the rotor by sensing a change in magnetic vector generated in cooperation with the bias magnetic field as a change in resistance value of the magnetoresistive element, each of the sensor chips is bridged It is configured to include at least four magnetoresistive element bridges that are connected and arranged in a direction corresponding to the rotation direction of the rotor, and among the at least two magnetoresistive element bridges located inside the magnetoresistive element bridges. A first differential circuit for obtaining a principal component output based on a differential output of a point potential, and on the outside of the magnetoresistive element bridge A second differential circuit for obtaining a correction component output based on a differential output of a midpoint potential of at least two magnetoresistive element bridges, and further differential output of the obtained main component output and correction component output And a third differential circuit for obtaining a single differential output corresponding to the rotation information of the rotor based on
(C) a threshold value when binarizing the rotation information of the rotor based on the required single differential output waveform is a characteristic required in the shape of the crest and trough of the rotor; The above-mentioned “equal pitch rotor” provided on the crankshaft of the on-board internal combustion engine, for example, when ensuring both the margin that is the difference from the amplitude and the angular accuracy that is the accuracy of the point that intersects the threshold In the case where a rotor in which a magnetostriction hardly occurs in the peak portion but a relatively large magnetostriction is detected in the valley portion, the amplification factor of the first differential circuit is K1, and the second differential circuit The amplification factor of the circuit is set as K2, and these are set to a relationship of “K1 / K2 <2.”
With this configuration, as in the case (b), the edge detection accuracy for the peak portion of the rotor is improved through the correction component output, and the angle accuracy is kept high. In the case of such an “equal pitch rotor”, it has been confirmed by a magnetic simulation by the inventor that a sufficient margin is ensured even if the correction component output is set to be relatively large.

なお、これら請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転検出装置にあっては、請求項4に記載の発明のように、前記第3の差動回路の増幅率を「1.0」以上に設定することが、前述した2値化精度を確保する上で望ましい。   In the rotation detection device according to any one of claims 1 to 3, as in the invention according to claim 4, the amplification factor of the third differential circuit is set to “1.0”. It is desirable to set the above value in order to ensure the above-described binarization accuracy.

本発明にかかる実施の形態と比較する第1の比較例について、その回転検出対象となるロータとともにその回転検出装置の概略の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the outline of the rotation detection apparatus with the rotor used as the rotation detection object about the 1st comparative example compared with embodiment concerning this invention. 同回転検出装置に用いられるセンサチップの構成を模式的に示した平面図。The top view which showed typically the structure of the sensor chip used for the rotation detection apparatus. 同回転検出装置に用いられる差動回路の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the differential circuit used for the rotation detection apparatus. 磁気抵抗素子ブリッジの配設位置と余裕度との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the arrangement position of a magnetoresistive element bridge, and a margin. 磁気抵抗素子ブリッジの配設位置と角度精度との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the arrangement position of a magnetoresistive element bridge, and angle accuracy. (a)〜(c)は同第1の比較例について、長山ロータを回転検出対象とする場合において、磁気抵抗素子ブリッジの配設位置と差動出力Vd及び該差動出力Vdを形成する主成分、補正成分との関係を示すグラフ。(A) to (c) in the first comparative example, in the case where the Nagayama rotor is the rotation detection target, the arrangement position of the magnetoresistive element bridge, the differential output Vd, and the main that forms the differential output Vd The graph which shows the relationship between a component and a correction component. 本発明にかかる実施の形態と比較する第2の比較例について、その回転検出対象となるロータとともにその回転検出装置の概略の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the outline of the rotation detection apparatus with the rotor used as the rotation detection object about the 2nd comparative example compared with embodiment concerning this invention. 同回転検出装置に用いられるセンサチップの構成を模式的に示した平面図。The top view which showed typically the structure of the sensor chip used for the rotation detection apparatus. 磁気抵抗素子ブリッジの配設位置と余裕度との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the arrangement position of a magnetoresistive element bridge, and a margin. (a)〜(c)は同第2の比較例について、狭山ロータを回転検出対象とする場合において、磁気抵抗素子ブリッジの配設位置と差動出力Vdとの関係を示すグラフ。(A)-(c) is a graph which shows the relationship between the arrangement | positioning position of a magnetoresistive element bridge | bridging, and the differential output Vd in the case of making a narrow mountain rotor into rotation detection object about the 2nd comparative example. (a)〜(c)は図10に示されるエアギャップ特性最小点近傍を拡大して示した図であり、磁気抵抗素子ブリッジの配設位置と角度精度との関係を示したグラフ。(A)-(c) is the figure which expanded and showed the air gap characteristic minimum point vicinity shown by FIG. 10, and was a graph which showed the relationship between the arrangement position of a magnetoresistive element bridge | bridging, and angle accuracy. 同第2の比較例について、等ピッチロータとともに該等ピッチロータを回転検出対象とする場合の回転検出装置の概略の構成を示すグラフ。The graph which shows the general | schematic structure of the rotation detection apparatus in the case of making this equal pitch rotor into rotation detection object with an equal pitch rotor about the said 2nd comparative example. 同等ピッチロータを回転検出対象とする場合において、磁気抵抗素子ブリッジの配設位置と余裕度との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the arrangement position of a magnetoresistive element bridge | bridging, and a margin, when making an equivalent pitch rotor into rotation detection object. 本発明にかかる第1の実施の形態について、その回転検出装置に用いられるセンサチップの構成を模式的に示した平面図。The top view which showed typically the structure of the sensor chip used for the rotation detection apparatus about 1st Embodiment concerning this invention. 同回転検出装置に用いられる差動回路の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the differential circuit used for the rotation detection apparatus. 長山ロータを回転検出対象とする場合において、差動増幅器の増幅率と余裕度との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the gain of a differential amplifier, and a margin, when using a Nagayama rotor as a rotation detection object. 差動増幅器の増幅率と角度精度との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the amplification factor of a differential amplifier, and angle accuracy. (a)〜(c)は同第1の実施の形態について、差動増幅器A2aの増幅率K2と差動出力Vd及び該差動出力Vdを形成する主成分、補正成分との関係を示すグラフ。(A) to (c) are graphs showing the relationship between the amplification factor K2 of the differential amplifier A2a, the differential output Vd, the main component forming the differential output Vd, and the correction component in the first embodiment. . 本発明にかかる第2の実施の形態について、その回転検出装置に用いられる差動回路の構成を模式的に示した平面図。The top view which showed typically the structure of the differential circuit used for the rotation detection apparatus about 2nd Embodiment concerning this invention. 狭山ロータを回転検出対象とする場合において、差動増幅器の増幅率と余裕度との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the gain of a differential amplifier, and a margin, when a narrow mountain rotor is made into rotation detection object. 従来のセンサチップの構成を示す平面図。The top view which shows the structure of the conventional sensor chip. 従来のセンサチップの構成において、一例として狭山ロータの場合の差動出力を示すグラフ。The graph which shows the differential output in the case of a narrow mountain rotor as an example in the structure of the conventional sensor chip. 従来のセンサチップの構成において、一例として長山ロータの場合の差動出力を示すグラフ。The graph which shows the differential output in the case of a Nagayama rotor as an example in the structure of the conventional sensor chip. 各種ロータ形状における差動出力Vdの出力波形例を示すグラフ。The graph which shows the output waveform example of the differential output Vd in various rotor shape. 余裕度の概念を示すための差動出力の波形例を示すグラフ。The graph which shows the waveform example of the differential output for showing the concept of a margin. 角度精度の概念を示すための差動出力の波形例を示すグラフ。The graph which shows the waveform example of the differential output for showing the concept of angle accuracy.

(第1の比較例)
以下、本発明に係る回転検出装置を具体化した実施の形態の説明に先立ち、第1の比較例について、図1〜図6に基づき説明する。なお、本比較例の回転検出装置は、例えば車載内燃機関のカム軸に気筒判別用として設けられた長山ロータを検出対象とすべく最適化されたものである。
(First comparative example)
The first comparative example will be described below with reference to FIGS. 1 to 6 prior to description of the embodiment in which the rotation detection device according to the present invention is embodied. Note that the rotation detection device of the present comparative example is optimized to detect, for example, the Nagayama rotor provided for cylinder discrimination on the camshaft of the on-vehicle internal combustion engine.

図1は、本比較例に係る回転検出装置1aについてその回転検出対象となるロータとともにその概略の構成を示したものである。
同図1に示すように、この回転検出装置1aは、磁性体からなる長山ロータ6に向けてバイアス磁界を発生するバイアス磁石2と、磁気抵抗素子(MRE)ブリッジが形成されたセンサチップ3aとを備えて構成されている。ここで、バイアス磁石2は中空形状に形成されており、その中空部にセンサチップ3aが挿入、固定されている。なお、このセンサチップ3aは、高導電性の金属材料からなるリードフレーム上に搭載された状態で、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂によってモールド成形されている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a rotation detection device 1a according to this comparative example together with a rotor that is a rotation detection target.
As shown in FIG. 1, the rotation detection device 1a includes a bias magnet 2 that generates a bias magnetic field toward a long mountain rotor 6 made of a magnetic material, and a sensor chip 3a in which a magnetoresistive element (MRE) bridge is formed. It is configured with. Here, the bias magnet 2 is formed in a hollow shape, and the sensor chip 3a is inserted and fixed in the hollow portion. The sensor chip 3a is molded with a thermosetting resin such as an epoxy resin while being mounted on a lead frame made of a highly conductive metal material.

また、上記バイアス磁石2は、その磁気的中心となる中心軸(センサチップ3の中心軸)が長山ロータ6の回転軸に向くように配設されている。これにより、バイアス磁石2から発せられているバイアス磁界は、該長山ロータ6の回転に伴って、その磁気ベクトルの振れ角が変化する。そして、このバイアス磁界の磁気ベクトルの振れ角の変化を検知して、センサチップ3aに形成されている磁気抵抗素子の抵抗値が変化する。こうした磁気抵抗素子の抵抗値変化は、ブリッジ回路の中点電位の変化として取り出され、差動回路5によって差動演算される。   The bias magnet 2 is arranged so that the central axis (the central axis of the sensor chip 3) that is the magnetic center thereof faces the rotation axis of the Nagayama rotor 6. Thereby, the deflection angle of the magnetic vector of the bias magnetic field emitted from the bias magnet 2 changes as the Nagayama rotor 6 rotates. Then, a change in the deflection angle of the magnetic vector of the bias magnetic field is detected, and the resistance value of the magnetoresistive element formed on the sensor chip 3a changes. Such a change in the resistance value of the magnetoresistive element is taken out as a change in the midpoint potential of the bridge circuit and is differentially calculated by the differential circuit 5.

図2は、上記センサチップ3aの特にセンサ部の構成を模式的に示した平面図である。同図2に示すように、センサチップ3aは、共通の基板上に形成された第1〜第4の磁気抵抗素子ブリッジとして、4つの磁気抵抗素子ブリッジA,B,C、Dを備えている。このうち、外側の2つの磁気抵抗素子ブリッジAとBとは、バイアス磁石2の磁気的中心軸20に対して対称となる位置に形成されている。また、内側の2つの磁気抵抗素子ブリッジCとDとは、これもバイアス磁石2の磁気的中心軸20に対して対称となる位置に、しかも同磁気的中心軸20と上記磁気抵抗素子ブリッジA及びBとの中間位置にそれぞれ形成されている。そして、同図2に示す通り、磁気抵抗素子ブリッジAとCとの間の距離L1、磁気抵抗素子ブリッジBとDとの間の距離L4、及び磁気抵抗素子ブリッジC、Dと上記中心軸20との間の距離L2、L3は、すべて同一に設定されている。   FIG. 2 is a plan view schematically showing the configuration of the sensor chip 3a, particularly the sensor portion. As shown in FIG. 2, the sensor chip 3a includes four magnetoresistive element bridges A, B, C, and D as first to fourth magnetoresistive element bridges formed on a common substrate. . Among these, the outer two magnetoresistive element bridges A and B are formed at positions symmetrical with respect to the magnetic central axis 20 of the bias magnet 2. The two inner magnetoresistive element bridges C and D are also symmetrical with respect to the magnetic central axis 20 of the bias magnet 2, and the magnetic central axis 20 and the magnetoresistive element bridge A And B, respectively. 2, the distance L1 between the magnetoresistive element bridges A and C, the distance L4 between the magnetoresistive element bridges B and D, and the magnetoresistive element bridges C and D and the central axis 20 The distances L2 and L3 are set to be the same.

なお、本比較例では、外側の2つの磁気抵抗素子ブリッジA、Bは、内側の2つの磁気
抵抗素子ブリッジC、Dよりも、バイアス磁石2のロータ側端面から離間するかたちで配設されている。すなわち図2において、磁気抵抗素子ブリッジA,Bとバイアス磁石2のロータ側端面との間の距離D2は、磁気抵抗素子ブリッジC、Dとバイアス磁石2のロータ側端面との間の距離D1よりも長く設定されている(D2>D1)。
In this comparative example, the outer two magnetoresistive element bridges A and B are arranged away from the rotor side end surface of the bias magnet 2 rather than the inner two magnetoresistive element bridges C and D. Yes. That is, in FIG. 2, the distance D2 between the magnetoresistive element bridges A and B and the rotor side end face of the bias magnet 2 is greater than the distance D1 between the magnetoresistive element bridges C and D and the rotor side end face of the bias magnet 2. Is set longer (D2> D1).

また、上記各磁気抵抗素子ブリッジA〜Dは、実際には先の図21に例示した態様でブリッジ接続されたそれぞれ4個の磁気抵抗素子から構成されている。そして、これら各磁気抵抗素子の抵抗値変化として、上記バイアス磁石2から発せられるバイアス磁界の磁気ベクトル変化が検出される。また、この検出された磁気抵抗素子の抵抗値変化は上述のように、各ブリッジ回路の中点電位V1〜V4として取り出され、差動回路5に入力されるようになる。   Each of the magnetoresistive element bridges A to D is actually composed of four magnetoresistive elements that are bridge-connected in the manner illustrated in FIG. A change in the magnetic vector of the bias magnetic field generated from the bias magnet 2 is detected as a change in the resistance value of each of the magnetoresistive elements. Further, the detected change in the resistance value of the magnetoresistive element is taken out as the midpoint potentials V1 to V4 of each bridge circuit and input to the differential circuit 5 as described above.

図3は、この差動回路5の構成を示す回路図である。同図3に示すように、差動回路5は、3つの差動増幅器A1,A2,A3から構成されている。ここで、差動増幅器A1は、2倍の増幅率をもって、磁気抵抗素子ブリッジC、Dの中点電位V3、V4の差動出力「2×(V3−V4)」を出力する。また、差動増幅器A2は、磁気抵抗素子ブリッジA、Bの中点電位V1、V2の差動出力「V1−V2」を出力する。そして、差動増幅器A3では、これら差動増幅器A1及びA2の出力をさらに差動演算して、単一の差動出力「Vd=2×(V3−V4)−(V1−V2)」を求める。本比較例の回転検出装置では、この単一の差動出力Vdに基づいてロータ6の回転情報を検出することとなる。   FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of the differential circuit 5. As shown in FIG. 3, the differential circuit 5 includes three differential amplifiers A1, A2, and A3. Here, the differential amplifier A1 outputs the differential output “2 × (V3−V4)” of the midpoint potentials V3 and V4 of the magnetoresistive element bridges C and D with a double amplification factor. The differential amplifier A2 outputs a differential output “V1−V2” of the midpoint potentials V1 and V2 of the magnetoresistive element bridges A and B. In the differential amplifier A3, the outputs of the differential amplifiers A1 and A2 are further differentially calculated to obtain a single differential output “Vd = 2 × (V3−V4) − (V1−V2)”. . In the rotation detection device of this comparative example, the rotation information of the rotor 6 is detected based on this single differential output Vd.

差動回路5ではこのように、差動出力Vdとして、主成分としての磁気抵抗素子ブリッジC、Dからの中点電位出力と、補正成分としての磁気抵抗素子ブリッジA、Bからの中点電位出力との二つの成分からなる信号を出力する。このため、主成分に対してこの補正成分の出力波形の振幅を変更させることによって、差動出力Vdとしての出力波形も所望の振幅または形状に変更することが可能となる。   Thus, in the differential circuit 5, as the differential output Vd, the midpoint potential output from the magnetoresistive element bridges C and D as the main components and the midpoint potential from the magnetoresistive element bridges A and B as the correction components are obtained. Outputs a signal consisting of two components. Therefore, by changing the amplitude of the output waveform of the correction component with respect to the main component, the output waveform as the differential output Vd can also be changed to a desired amplitude or shape.

そこで、本比較例では上述のように、補正成分を形成する上記外側の2つの磁気抵抗素子ブリッジA、Bをバイアス磁石2のロータ側端面から離間する位置に配設することで、同補正成分を減少させ、ひいては差動出力Vdの振幅を増大させるようにしている。これにより、長山ロータ6を検出対象とする回転検出装置1aとしての回転情報検出にかかる余裕度も的確に高められるようになる。   Therefore, in the present comparative example, as described above, the two outer magnetoresistive element bridges A and B that form the correction component are arranged at positions separated from the rotor-side end surface of the bias magnet 2, thereby correcting the correction component. Is reduced, and as a result, the amplitude of the differential output Vd is increased. As a result, the margin for rotation information detection as the rotation detection device 1a with the Nagayama rotor 6 as a detection target can be accurately increased.

以下、上記磁気抵抗素子ブリッジA、Bの配設位置と余裕度の関係について、図4に基づいて説明する。
図4は、主成分を形成する内側の2つの磁気抵抗素子ブリッジC、Dを所定の位置に固定して
(イ)磁気抵抗素子ブリッジA、Bを磁気抵抗素子ブリッジC、Dよりもバイアス磁石2のロータ側端面から離間する位置に配設した場合(D2>D1)。
(ロ)磁気抵抗素子ブリッジA〜Dを一列に配設した場合(D2=D1)。
(ハ)磁気抵抗素子ブリッジA、Bを磁気抵抗素子ブリッジC、Dよりもバイアス磁石2のロータ側端面に近接する位置に配設した場合(D2<D1)。
の各々について行った磁気シミュレーションの結果を示したものである。
Hereinafter, the relationship between the arrangement positions of the magnetoresistive element bridges A and B and the margin will be described with reference to FIG.
FIG. 4 shows that the inner two magnetoresistive element bridges C and D forming the main component are fixed at predetermined positions. (A) The magnetoresistive element bridges A and B are biased more than the magnetoresistive element bridges C and D. When it arrange | positions in the position spaced apart from the rotor side end surface of 2 (D2> D1).
(B) When the magnetoresistive element bridges A to D are arranged in a line (D2 = D1).
(C) When the magnetoresistive element bridges A and B are disposed closer to the rotor side end face of the bias magnet 2 than the magnetoresistive element bridges C and D (D2 <D1).
The result of the magnetic simulation performed about each of these is shown.

同図4から明らかなように、同一のエアギャップにおいては、上記(イ)の「D2>D1」とした場合、すなわち磁気抵抗素子ブリッジA、Bを磁気抵抗素子ブリッジC、Dよりもバイアス磁石2のロータ側端面から離間する位置に配設した場合が、余裕度がもっとも高くなる。また、上記(ハ)の「D2<D1」とした場合、すなわち磁気抵抗素子ブリッジA、Bを磁気抵抗素子ブリッジC、Dよりもバイアス磁石2のロータ側端面に近接する位置に配設した場合は、逆に余裕度が大きく低下する。そして、全体的には、磁気抵抗
素子ブリッジA、Bとバイアス磁石2のロータ側端面との間の距離D2が大きければ大きいほど、余裕度は高くなる。また一方、エアギャップが増大するにしたがって、余裕度が低下する傾向にあることも、この図4のシミュレーション結果から明らかである。このため、磁気抵抗素子ブリッジA、Bを磁気抵抗素子ブリッジC、Dよりもバイアス磁石2のロータ側端面に近接する位置に配設した場合には、エアギャップが増大すると、余裕度が基準値(余裕度=1)以下に低下してしまうことともなる。ここで、この基準値(余裕度=1)とは、差動出力Vdを2値化してパルス信号を生成する際に、誤パルスを生じさせないために必要とされる差動出力Vdの出力振幅である。
As is apparent from FIG. 4, in the same air gap, when “D2> D1” in (a) above, that is, the magnetoresistive element bridges A and B are biased magnets rather than the magnetoresistive element bridges C and D. The margin is the highest when it is disposed at a position away from the end surface on the rotor side. Further, when “D2 <D1” in (c) above, that is, when the magnetoresistive element bridges A and B are disposed closer to the rotor side end face of the bias magnet 2 than the magnetoresistive element bridges C and D. On the contrary, the margin is greatly reduced. As a whole, the greater the distance D2 between the magnetoresistive element bridges A and B and the rotor side end face of the bias magnet 2, the higher the margin. On the other hand, it is also clear from the simulation results of FIG. 4 that the margin tends to decrease as the air gap increases. Therefore, when the magnetoresistive element bridges A and B are arranged closer to the rotor side end face of the bias magnet 2 than the magnetoresistive element bridges C and D, the margin becomes the reference value when the air gap increases. (Margin = 1) or less. Here, the reference value (margin = 1) is the output amplitude of the differential output Vd that is required to prevent an erroneous pulse when generating a pulse signal by binarizing the differential output Vd. It is.

このように、磁気抵抗素子ブリッジA、Bの配設位置が、回転検出装置1aとしての回転情報検出にかかる余裕度に大きな影響を与えている。そして、長山ロータ6の場合は、磁気抵抗素子ブリッジC、Dの配設位置に対し、磁気抵抗素子ブリッジA、Bをバイアス磁石2のロータ側端面からより離間する位置に配設することで、この余裕度が高められるようになる。   Thus, the arrangement positions of the magnetoresistive element bridges A and B have a great influence on the margin for rotation information detection as the rotation detection device 1a. In the case of the Nagayama rotor 6, the magnetoresistive element bridges A and B are arranged at a position further away from the rotor side end face of the bias magnet 2 with respect to the arrangement position of the magnetoresistive element bridges C and D. This margin can be increased.

一方、磁気抵抗素子ブリッジA、Bの配設位置は、ロータの回転情報を検出する際の角度精度に対しても影響を与える。この影響について磁気シミュレーションを行った結果を図5に示す。なお、同図5においては、長山ロータ6以外に、狭山ロータ及び等ピッチロータについてのシミュレーション結果も併せて図示している。   On the other hand, the arrangement positions of the magnetoresistive element bridges A and B also affect the angular accuracy when detecting rotation information of the rotor. FIG. 5 shows the result of magnetic simulation for this effect. In FIG. 5, in addition to the Nagayama rotor 6, simulation results for the narrow mountain rotor and the equal pitch rotor are also shown.

この図5から明らかなように、いずれのロータ形状においても、磁気抵抗素子ブリッジC、Dの配設位置に対し、磁気抵抗素子ブリッジA、Bをバイアス磁石2のロータ側端面に近接する位置に配設することで(D2<D1)、角度精度は高くなる。そして、磁気抵抗素子ブリッジA、Bとバイアス磁石2のロータ側端面との間の距離D2が短ければ短いほど、同角度精度が高められるようになる。また、この距離D2が同一である場合には、狭山ロータを検出対象とした場合にもっとも角度精度が高く、次いで等ピッチロータ、長山ロータの順に角度精度が低くなる。   As is clear from FIG. 5, in any rotor shape, the magnetoresistive element bridges A and B are positioned close to the rotor side end surface of the bias magnet 2 with respect to the arrangement position of the magnetoresistive element bridges C and D. By disposing (D2 <D1), the angular accuracy increases. Then, the shorter the distance D2 between the magnetoresistive element bridges A and B and the rotor side end face of the bias magnet 2, the higher the same angle accuracy. When the distance D2 is the same, the angular accuracy is the highest when the narrow mountain rotor is set as the detection target, and the angular accuracy decreases in the order of the equal pitch rotor and the long mountain rotor.

ただし前述のように、車載内燃機関のカム軸などに気筒判別用として設けられる上記長山ロータ6の場合は、角度精度よりもむしろ、高い余裕度が要求されている。これは、カム軸に気筒判別センサとして設けられる回転検出装置の場合、いわゆるクランク角センサなどとは異なり、機関始動後、一度だけ気筒判別のための回転情報が検出できればよく、また機関構造上からもエアギャップに対する余裕度(自由度)をより大きく確保したいことによる。このため、本比較例では、磁気抵抗素子ブリッジC、Dよりも、磁気抵抗素子ブリッジA、Bをバイアス磁石2のロータ側端面から離間した位置に配設することで、角度精度を多少犠牲にしながらも高い余裕度を確保するようにしている。   However, as described above, in the case of the Nagayama rotor 6 provided for cylinder discrimination on the camshaft or the like of the in-vehicle internal combustion engine, a high margin is required rather than angular accuracy. This is because, in the case of a rotation detection device provided as a cylinder discrimination sensor on the camshaft, unlike a so-called crank angle sensor, it is only necessary to detect rotation information for cylinder discrimination once after the engine is started. This is because it is desired to secure a larger margin (degree of freedom) for the air gap. Therefore, in this comparative example, the angular resistance is somewhat sacrificed by disposing the magnetoresistive element bridges A and B at positions farther from the rotor side end face of the bias magnet 2 than the magnetoresistive element bridges C and D. However, a high margin is ensured.

図6は、上記長山ロータ6を検出対象とする場合において、磁気抵抗素子ブリッジA、Bの配設位置と上記差動出力Vd及び該差動出力Vdを構成する主成分、補正成分との関係を示したものである。このうち、図6(a)は、磁気抵抗素子ブリッジA、Bが、磁気抵抗素子ブリッジC、Dよりもバイアス磁石2のロータ側端面に近接する位置に配設された場合(D2<D1)の差動出力Vd、及びその主成分、補正成分波形を示している。また、図6(b)は、磁気抵抗素子ブリッジA〜Dを一列に配設した場合(D2=D1)の同じく差動出力Vd、及びその主成分、補正成分出力波形を示している。そして図6(c)は、磁気抵抗素子ブリッジA、Bが、磁気抵抗素子ブリッジC、Dよりもバイアス磁石2のロータ側端面に離間する位置に配設される場合(D2>D1)の差動出力Vd、及びその主成分、補正成分波形を示している。   FIG. 6 shows the relationship between the arrangement position of the magnetoresistive element bridges A and B, the differential output Vd, the main component constituting the differential output Vd, and the correction component when the Nagayama rotor 6 is a detection target. Is shown. Among these, FIG. 6A shows a case where the magnetoresistive element bridges A and B are disposed closer to the rotor side end face of the bias magnet 2 than the magnetoresistive element bridges C and D (D2 <D1). The differential output Vd, its main component, and the correction component waveform are shown. FIG. 6B shows the differential output Vd, its main component, and the correction component output waveform when the magnetoresistive element bridges A to D are arranged in a line (D2 = D1). FIG. 6C shows the difference in the case where the magnetoresistive element bridges A and B are disposed at positions separated from the rotor side end face of the bias magnet 2 relative to the magnetoresistive element bridges C and D (D2> D1). The dynamic output Vd, its main component, and the correction component waveform are shown.

これら図6(a)〜(c)から明らかなように、磁気抵抗素子ブリッジA、Bがバイアス磁石2のロータ側端面から離間されるにしたがって、補正成分「V1−V2」の出力波
形の振幅が低下し、その結果、差動出力Vdの振幅が増大する。これにより、図6(a)での余裕度をWa、図6(b)での余裕度をWb、図6(c)での余裕度をWcとした場合、Wa<Wb<Wcといった関係で確実に余裕度が高められるようになる。
As apparent from FIGS. 6A to 6C, the amplitude of the output waveform of the correction component “V1-V2” as the magnetoresistive element bridges A and B are separated from the rotor side end face of the bias magnet 2. As a result, the amplitude of the differential output Vd increases. Accordingly, when the margin in FIG. 6 (a) is Wa, the margin in FIG. 6 (b) is Wb, and the margin in FIG. 6 (c) is Wc, the relationship is Wa <Wb <Wc. The margin will surely be increased.

以上説明したように、本比較例にかかる回転検出装置によれば、以下のような効果が得られるようになる。
・図2に例示した態様で、外側の2つの磁気抵抗素子ブリッジA、Bを、内側の2つの磁気抵抗素子ブリッジC、Dよりもバイアス磁石2のロータ側端面から離間する位置に配設した。これにより、補正成分「V1−V2」の振幅が減少して、差動出力Vdの振幅が増大されるようになり、長山ロータ6を検出対象とする場合の回転情報の検出にかかる余裕度を好適に高めることができるようになる。
As described above, according to the rotation detection device of this comparative example, the following effects can be obtained.
In the embodiment illustrated in FIG. 2, the two outer magnetoresistive element bridges A and B are disposed at a position farther from the rotor side end face of the bias magnet 2 than the two inner magnetoresistive element bridges C and D. . As a result, the amplitude of the correction component “V1−V2” is decreased and the amplitude of the differential output Vd is increased, and the margin for detecting rotation information when the Nagayama rotor 6 is a detection target is increased. It becomes possible to raise it suitably.

(第2の比較例)
以下、第2の比較例について、図7〜図11に基づき説明する。なお、本比較例の回転検出装置は、例えば車載内燃機関のクランク軸に回転速度(角度)検出用として設けられた狭山ロータを検出対象とすべく最適化されたものである。また、本比較例の回転検出装置は、先の第1の比較例において、磁気抵抗素子ブリッジA、Bを、磁気抵抗素子ブリッジC、Dよりもバイアス磁石2のロータ側端面に近接する位置に配設したものであり、その他の点は先の第1の比較例と同一の構造となっている。このため、それら共通する部分についての重複する説明は割愛する。
(Second comparative example)
Hereinafter, a second comparative example will be described with reference to FIGS. Note that the rotation detection device of this comparative example is optimized to detect, for example, a narrow rotor provided on a crankshaft of an in-vehicle internal combustion engine for detecting a rotation speed (angle). Further, in the rotation detection device of this comparative example, in the previous first comparative example, the magnetoresistive element bridges A and B are positioned closer to the rotor side end face of the bias magnet 2 than the magnetoresistive element bridges C and D. The other structure is the same as that of the first comparative example. For this reason, the overlapping description about these common parts is omitted.

図7は、本比較例にかかる回転検出装置1bについて、その回転検出対象となる狭山ロータ7とともにその概略の構成を示したものである。
同図7に示すように、この回転検出装置1bは、磁性体からなる狭山ロータ7に向けてバイアス磁界を発生するバイアス磁石2と、磁気抵抗素子(MRE)ブリッジが形成されたセンサチップ3bとを備えて構成されている。
FIG. 7 shows a schematic configuration of the rotation detection device 1b according to this comparative example together with the narrow mountain rotor 7 to be the rotation detection target.
As shown in FIG. 7, the rotation detection device 1b includes a bias magnet 2 that generates a bias magnetic field toward a narrow mountain rotor 7 made of a magnetic material, and a sensor chip 3b in which a magnetoresistive element (MRE) bridge is formed. It is configured with.

図8は、上記センサチップ3bの特にセンサ部の構成を模式的に示した平面図である。同図8に示すように、外側の2つの磁気抵抗素子ブリッジA,Bとバイアス磁石2のロータ側端面との間の距離D2は、内側の2つの磁気抵抗素子ブリッジC、Dとバイアス磁石2のロータ側端面との間の距離D1よりも短くなっている(D2<D1)。すなわち、磁気抵抗素子ブリッジA、Bは、磁気抵抗素子ブリッジC、Dの配設位置よりもバイアス磁石2のロータ側端面に近接する位置に配設されている。   FIG. 8 is a plan view schematically showing the configuration of the sensor chip 3b, particularly the sensor portion. As shown in FIG. 8, the distance D2 between the two outer magnetoresistive element bridges A and B and the end face of the bias magnet 2 on the rotor side is equal to the two inner magnetoresistive element bridges C and D and the bias magnet 2. This is shorter than the distance D1 between the rotor side end face (D2 <D1). That is, the magnetoresistive element bridges A and B are arranged at positions closer to the rotor side end face of the bias magnet 2 than the arrangement positions of the magnetoresistive element bridges C and D.

なお、本比較例においても、内側の2つの磁気抵抗素子ブリッジC、Dの中点電位V3、V4の差動出力「2×(V3−V4)」を主成分、外側の2つの磁気抵抗素子ブリッジA、Bの中点電位の差動出力「V1−V2」を補正成分としている。そして、これら主成分と補正成分とのさらなる差動出力を単一の差動出力Vd(Vd=2×(V3−V4)−(V1−V2))として求めて、この差動出力Vdに基づいて狭山ロータ7の回転情報を検出することとなる。   Also in this comparative example, the differential output “2 × (V3−V4)” of the midpoint potentials V3 and V4 of the two inner magnetoresistive element bridges C and D is a main component, and the two outer magnetoresistive elements are The differential output “V1−V2” of the midpoint potential of the bridges A and B is used as a correction component. Then, a further differential output of the main component and the correction component is obtained as a single differential output Vd (Vd = 2 × (V3−V4) − (V1−V2)), and based on the differential output Vd. Thus, rotation information of the narrow mountain rotor 7 is detected.

このように磁気抵抗素子ブリッジA〜Dを配設することで、上記補正成分の増大に伴って狭山ロータ7の山部に対するエッジ検出精度の向上が図られ、さらには狭山ロータ7を検出対象とする場合の回転情報の検出にかかる角度精度も好適に高められるようになる。   By arranging the magnetoresistive element bridges A to D in this way, the accuracy of edge detection with respect to the peak portion of the narrow mountain rotor 7 is improved as the correction component increases, and further, the narrow mountain rotor 7 is detected. In this case, the angular accuracy required for detecting the rotation information is also preferably improved.

また、先の図5において既に示したように、磁気抵抗素子ブリッジA、Bとバイアス磁石2のロータ側端面との間の距離が短ければ短いほど、角度精度は高められるようになる。   Further, as already shown in FIG. 5, the shorter the distance between the magnetoresistive element bridges A and B and the end face of the bias magnet 2 on the rotor side, the higher the angular accuracy.

図9は、上記狭山ロータ7を検出対象とする場合において、磁気抵抗素子ブリッジC、
Dを所定の位置に固定して、磁気抵抗素子ブリッジA、Bの配設位置を変化させた場合の余裕度の変化について磁気シミュレーションを行った結果を示したものである。同図9に示すように、磁気抵抗素子ブリッジA、Bとバイアス磁石2のロータ側端面との間の距離D2を短くすればするほど、狭山ロータ7を検出対象とするときの回転情報の検出にかかる余裕度が高くなる。
FIG. 9 shows the magnetoresistive element bridge C in the case where the narrow mountain rotor 7 is to be detected.
The result of having performed the magnetic simulation about the change of margin when D is fixed to a predetermined position and the arrangement position of magnetoresistive element bridges A and B is changed is shown. As shown in FIG. 9, the shorter the distance D2 between the magnetoresistive element bridges A and B and the rotor side end face of the bias magnet 2, the more the rotation information detected when the narrow mountain rotor 7 is detected. The degree of allowance for is increased.

このように、狭山ロータ7を検出対象とした場合は、磁気抵抗素子ブリッジA、Bをできる限りバイアス磁石2のロータ側端面に近接する位置に配設することで、角度精度の確保と余裕度の確保との両立ができるようになる。   As described above, when the narrow mountain rotor 7 is to be detected, the magnetoresistive element bridges A and B are disposed as close as possible to the rotor side end face of the bias magnet 2 to ensure angular accuracy and allowance. It becomes possible to balance with ensuring.

ところで、磁気抵抗素子ブリッジA、Bを配設する際に、その配設位置の制限となるのは磁気抵抗素子を安定的に動作させるために必要とされる飽和磁界である。また、バイアス磁石2の中心軸方向の中心からその端面に向かって、バイアス磁界の磁界強度が低下し、そしてこの端面の近傍においては、バイアス磁界が上記必要なバイアス磁界以下に弱くなることもある。このため、磁気抵抗素子ブリッジA〜Dの配設位置は、少なくとも飽和磁界(約−20mT)が確保できる位置に設定することが望ましい。そこで、本比較例では、磁気抵抗素子ブリッジA〜Dを上記飽和磁界となる等磁力線上に配設してセンサチップ3bを構成するようにしている。   By the way, when the magnetoresistive element bridges A and B are arranged, the arrangement position is limited by a saturation magnetic field required for stably operating the magnetoresistive element. Further, the magnetic field intensity of the bias magnetic field decreases from the center of the bias magnet 2 toward the end surface thereof, and in the vicinity of the end surface, the bias magnetic field may become weaker than the necessary bias magnetic field. . For this reason, it is desirable to set the arrangement positions of the magnetoresistive element bridges A to D at positions where at least a saturation magnetic field (about −20 mT) can be secured. Therefore, in this comparative example, the sensor chip 3b is configured by arranging the magnetoresistive element bridges A to D on the equal magnetic force lines that become the saturation magnetic field.

なお、上記飽和磁界を確保することができれば、磁気抵抗素子ブリッジA〜Dは必ずしも等磁力線上に配設しなくてもよい。
図10は、上記狭山ロータ7を検出対象とする場合において、磁気抵抗素子ブリッジA、Bの配設位置と上記差動出力Vdとの関係を示したものである。このうち、図10(a)は、磁気抵抗素子ブリッジA、Bが、磁気抵抗素子ブリッジC、Dよりもバイアス磁石2のロータ側端面から離間する位置に配設された場合(D2>D1)において、各種エアギャップ(大、中、小)の場合の差動出力Vdの波形を示している。また、図10(b)は、磁気抵抗素子ブリッジA〜Dを一列に配設した場合(D2=D1)において、各種エアギャップ(大、中、小)の場合の差動出力Vdの波形を示している。そして図10(c)は、磁気抵抗素子ブリッジA、Bが、磁気抵抗素子ブリッジC、Dよりもバイアス磁石2のロータ側端面に近接する位置に配設された場合(D2<D1)において、各種エアギャップ(大、中、小)の場合の差動出力Vdの波形を示している。これら図10(a)〜(c)に示すように、エアギャップが大の場合の差動出力Vdの波形とエアギャップが小の場合の差動出力Vdの波形との交点に対応する磁気ベクトル振れ角がエアギャップ特性最小点となる。
If the saturation magnetic field can be secured, the magnetoresistive element bridges A to D do not necessarily have to be arranged on the lines of equal magnetic force.
FIG. 10 shows the relationship between the arrangement positions of the magnetoresistive element bridges A and B and the differential output Vd when the narrow mountain rotor 7 is a detection target. Among these, FIG. 10A shows a case where the magnetoresistive element bridges A and B are arranged at positions farther from the rotor side end face of the bias magnet 2 than the magnetoresistive element bridges C and D (D2> D1). FIG. 4 shows waveforms of the differential output Vd in the case of various air gaps (large, medium, and small). FIG. 10B shows the waveform of the differential output Vd when the magnetoresistive element bridges A to D are arranged in a line (D2 = D1) and various air gaps (large, medium, small). Show. FIG. 10C shows a case where the magnetoresistive element bridges A and B are disposed closer to the rotor side end face of the bias magnet 2 than the magnetoresistive element bridges C and D (D2 <D1). The waveforms of the differential output Vd in the case of various air gaps (large, medium, and small) are shown. As shown in FIGS. 10A to 10C, the magnetic vector corresponding to the intersection of the waveform of the differential output Vd when the air gap is large and the waveform of the differential output Vd when the air gap is small. The deflection angle is the minimum air gap characteristic.

また、図11(a)〜(c)は、図10(a)〜(c)に示した各種エアギャップにおける差動出力Vdの出力波形の交点付近を拡大して示したものである。図11(a)に示すように、磁気抵抗素子ブリッジA、Bが、磁気抵抗素子ブリッジC、Dよりもバイアス磁石2のロータ側端面から離間する位置に配設された場合(D2>D1)は、回転検出にかかる角度精度がΔα1となる。また、図11(b)に示すように、磁気抵抗素子ブリッジA〜Dを一列に配設した場合(D2=D1)は、角度精度がΔα2となる。そして図11(c)に示すように、磁気抵抗素子ブリッジA、Bが、磁気抵抗素子ブリッジC、Dよりもバイアス磁石2のロータ側端面に近接する位置に配設された場合(D2<D1)は、角度精度がΔα3となる。これら図11(a)〜(c)から明らかなように、上記角度精度は、「Δα1>Δα2>Δα3」なる関係を示している。すなわち、磁気抵抗素子ブリッジA、Bの配設位置は、バイアス磁石2のロータ側端面に近接すればするほど、回転検出にかかる角度精度が高められることとなる。   FIGS. 11A to 11C are enlarged views showing the vicinity of the intersection of the output waveforms of the differential output Vd in the various air gaps shown in FIGS. 10A to 10C. As shown in FIG. 11A, when the magnetoresistive element bridges A and B are arranged at positions farther from the rotor side end face of the bias magnet 2 than the magnetoresistive element bridges C and D (D2> D1). The angle accuracy required for rotation detection is Δα1. As shown in FIG. 11B, when the magnetoresistive element bridges A to D are arranged in a line (D2 = D1), the angular accuracy is Δα2. Then, as shown in FIG. 11C, when the magnetoresistive element bridges A and B are disposed closer to the rotor side end face of the bias magnet 2 than the magnetoresistive element bridges C and D (D2 <D1). ) Has an angle accuracy of Δα3. As is clear from FIGS. 11A to 11C, the angular accuracy indicates a relationship of “Δα1> Δα2> Δα3”. In other words, the closer the position of the magnetoresistive element bridges A and B to the rotor side end face of the bias magnet 2, the higher the angular accuracy required for rotation detection.

このように、車載内燃機関のクランク軸に回転速度(角度)検出用として設けられる上記狭山ロータ7を検出対象とする場合は、磁気抵抗素子ブリッジA、Bをバイアス磁石2
のロータ側端面により近接する位置に配設することで、特に角度精度の確保が容易となる。
Thus, when the narrow mountain rotor 7 provided for detecting the rotational speed (angle) on the crankshaft of the on-vehicle internal combustion engine is to be detected, the magnetoresistive element bridges A and B are connected to the bias magnet 2.
In particular, it is easy to ensure angular accuracy by disposing at a position closer to the rotor side end surface.

以上説明したように、本比較例にかかる回転検出装置によれば、以下のような効果が得られるようになる。
・図8に例示する態様で、外側の2つの磁気抵抗素子ブリッジA、Bを、内側の2つの磁気抵抗素子ブリッジC、Dよりも、バイアス磁石2のロータ側端面に近接する位置に配設した。これにより、狭山ロータ7を検出対象とする場合の回転検出にかかる角度精度が好適に高められるようになる。
As described above, according to the rotation detection device of this comparative example, the following effects can be obtained.
In the embodiment illustrated in FIG. 8, the two outer magnetoresistive element bridges A and B are disposed closer to the rotor side end surface of the bias magnet 2 than the two inner magnetoresistive element bridges C and D. did. As a result, the angular accuracy required for rotation detection when the narrow mountain rotor 7 is a detection target is preferably enhanced.

なお、上記比較例では、車載内燃機関のクランク軸に設けられる回転速度(角度)検出用ロータとして、上記狭山ロータ7を例にとって説明したが、このようなロータとしては、前述した等ピッチロータが用いられることもある。この等ピッチロータは前述のように、上記狭山ロータ7と比較して、谷部が比較的長い構造となる。これにより、この等ピッチロータを検出対象とする場合の回転検出にかかる角度精度及び余裕度は、先の狭山ロータ7とは異なる傾向を示すようになる。   In the above comparative example, the narrow mountain rotor 7 has been described as an example of the rotational speed (angle) detection rotor provided on the crankshaft of the in-vehicle internal combustion engine. As such a rotor, the above-described equal pitch rotor is used. Sometimes used. As described above, this equal pitch rotor has a structure in which the valleys are relatively long as compared with the narrow mountain rotor 7. As a result, the angular accuracy and margin required for rotation detection when this equal-pitch rotor is the detection target show a tendency different from that of the previous narrow mountain rotor 7.

図12は、上記等ピッチロータ8とともに、該等ピッチロータ8を検出対象とする場合の回転検出装置1cの概略の構成を示したものである。同図12において、センサチップ3cは、先のセンサチップ3bと略同様な構造を有して、すなわち外側の二つの磁気抵抗素子ブリッジA、Bは、内側の2つの磁気抵抗素子ブリッジC、Dよりもバイアス磁石2のロータ側端面に近接する位置に配設されている。このため、このセンサチップ3cについてのここでの重複する図示及び説明は割愛する。   FIG. 12 shows a schematic configuration of the rotation detecting device 1c in the case where the equal pitch rotor 8 is a detection target together with the equal pitch rotor 8. In FIG. 12, the sensor chip 3c has substantially the same structure as the previous sensor chip 3b, that is, the two outer magnetoresistive element bridges A and B are the two inner magnetoresistive element bridges C and D. It is arranged at a position closer to the rotor side end face of the bias magnet 2. For this reason, the illustration and description which overlap here about this sensor chip 3c are omitted.

図13は、上記等ピッチロータ8を検出対象とする場合において、磁気抵抗素子ブリッジC、Dを所定の位置に固定して、磁気抵抗素子ブリッジA、Bの配設位置を変化させた場合の余裕度の変化について磁気シミュレーションを行った結果を示したものである。同図13に示すように、磁気抵抗素子ブリッジA、Bの配設位置がバイアス磁石2のロータ側端面から離間すればするほど、すなわち距離D2が長ければ長いほど、余裕度が高くなる。この点は、先の狭山ロータ7とは異なっている。また、図13から明らかなように、距離D2が小の場合であっても、基準値(余裕度=1)に対して比較的高い余裕度が確保されている。   FIG. 13 shows a case where the magnetoresistive element bridges C and D are fixed at predetermined positions and the arrangement positions of the magnetoresistive element bridges A and B are changed in the case where the equal pitch rotor 8 is set as a detection target. The result of having performed the magnetic simulation about the change of a margin is shown. As shown in FIG. 13, the margin increases as the disposition positions of the magnetoresistive element bridges A and B are separated from the rotor side end face of the bias magnet 2, that is, as the distance D2 is longer. This point is different from the previous narrow mountain rotor 7. As is apparent from FIG. 13, even when the distance D2 is small, a relatively high margin is secured with respect to the reference value (margin = 1).

このため、上記等ピッチロータを検出対象とする場合には、そのセンサチップ3cを先の図8に例示した態様で構成することで、余裕度の確保と角度精度の確保との好適な両立が図られるようになる。   For this reason, when the above-described equal pitch rotor is to be detected, the sensor chip 3c is configured in the manner illustrated in FIG. Become figured.

(第1の実施の形態)
以下、本発明に係る回転検出装置を具体化した第1の実施の形態について、図14〜図18に基づき説明する。なお、本実施の形態は、先の第1の比較例と同様、例えば車載内燃機関のカム軸に気筒判別用として設けられる長山ロータを検出対象とすべく最適化されたものである。ただしここでは、センサチップ3aに代えて図14に例示するセンサチップ3dを用いるとともに、差動回路5に代えて図15に例示する差動回路5aを用いている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment embodying a rotation detection device according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, as in the first comparative example, for example, the Nagayama rotor provided for cylinder discrimination on the camshaft of the in-vehicle internal combustion engine is optimized for detection. However, the sensor chip 3d illustrated in FIG. 14 is used instead of the sensor chip 3a, and the differential circuit 5a illustrated in FIG. 15 is used instead of the differential circuit 5.

すなわち、本実施の形態にかかる回転検出装置において、センサチップ3dとしては、図14に示すように、磁気抵抗素子ブリッジA〜Dを一列に配設したものを用いている。そこで、これら磁気抵抗素子ブリッジA〜Dのそれぞれの中点電位V1〜V4は、それぞれ図15に示す態様で差動回路5aに入力される。   That is, in the rotation detection device according to the present embodiment, as the sensor chip 3d, as shown in FIG. 14, a magnetoresistive element bridge A to D arranged in a line is used. Therefore, the midpoint potentials V1 to V4 of the magnetoresistive element bridges A to D are input to the differential circuit 5a in the manner shown in FIG.

ここで、この差動回路5aも、基本的には同図15に示すように、第1の差動増幅器A1と、第2の差動増幅器A2aと、第3の差動増幅器A3とを備えて構成されている。ただし、このうち、補正成分を生成する第2の差動増幅器A2aは、「0.6」倍の増幅率をもって、磁気抵抗素子ブリッジA、Bの中点電位V1、V2の差動出力「0.6×(V1−V2)」を出力する。このため、第3の差動増幅器A3は、単一の差動出力Vdとして「Vd=2×(V3−V4)−0.6×(V1−V2)」といった出力を求めることとなる。そして本実施の形態では、この単一の差動出力Vd「Vd=2×(V3−V4)−0.6×(V1−V2)」に基づいて前記長山ロータ6の回転情報を検出することとなる。   Here, the differential circuit 5a also basically includes a first differential amplifier A1, a second differential amplifier A2a, and a third differential amplifier A3 as shown in FIG. Configured. However, among these, the second differential amplifier A2a that generates the correction component has a differential output “0” of the midpoint potentials V1 and V2 of the magnetoresistive element bridges A and B with an amplification factor of “0.6”. .6 × (V1-V2) "is output. For this reason, the third differential amplifier A3 obtains an output such as “Vd = 2 × (V3−V4) −0.6 × (V1−V2)” as a single differential output Vd. In this embodiment, the rotation information of the Nagayama rotor 6 is detected based on the single differential output Vd “Vd = 2 × (V3−V4) −0.6 × (V1−V2)”. It becomes.

このように、上記補正成分を出力する第2の差動増幅器A2aの増幅率を「0.6」に設定することで、補正成分の振幅値が低減されるため、上記単一の差動出力Vdの波形振幅が好適に増大されるようになる。これにより、回転検出にかかる余裕度がより高められるようになる。   Thus, since the amplitude value of the correction component is reduced by setting the amplification factor of the second differential amplifier A2a that outputs the correction component to “0.6”, the single differential output The waveform amplitude of Vd is preferably increased. As a result, the margin for rotation detection can be further increased.

図16は、上記長山ロータ6を検出対象とする場合において、上記第2の差動増幅器A2aの増幅率K2と余裕度との関係について磁気シミュレーションを行った結果を示したものである。   FIG. 16 shows the result of magnetic simulation of the relationship between the gain K2 and the margin of the second differential amplifier A2a when the Nagayama rotor 6 is a detection target.

同図16に示すように、増幅率K2が小さければ小さいほど、余裕度が高くなる。ここで、増幅率K2を「0.6」に設定した場合が、余裕度が従来(増幅率K2=1)と比較して、大幅に高められることとなる。   As shown in FIG. 16, the smaller the amplification factor K2, the higher the margin. Here, when the amplification factor K2 is set to “0.6”, the margin is significantly increased as compared with the conventional case (amplification factor K2 = 1).

また、図17は、各種ロータ形状において、差動増幅器A2aの増幅率K2と角度精度との関係について磁気シミュレーションを行った結果を示したものである。ここでは、長山ロータ6以外に、狭山ロータ7及び等ピッチロータ8についての磁気シミュレーション結果も併せて図示している。この図17から明らかなように、いずれのロータ形状においても、増幅率K2の低下に伴って、角度精度も低下する傾向にある。   FIG. 17 shows the results of magnetic simulation on the relationship between the amplification factor K2 of the differential amplifier A2a and the angular accuracy in various rotor shapes. Here, in addition to the Nagayama rotor 6, magnetic simulation results for the narrow mountain rotor 7 and the equal pitch rotor 8 are also shown. As is apparent from FIG. 17, in any rotor shape, the angular accuracy tends to decrease as the amplification factor K2 decreases.

一方、前述のように、車載内燃機関のカム軸などに気筒判別用として設けられる上記長山ロータ6の場合は、角度精度よりもむしろ、高い余裕度が要求されている。このため、本実施の形態では、第2の差動増幅器A2aの増幅率K2を「0.6」に設定し、角度精度を多少犠牲にしながらも、高い余裕度を確保するようにしている。   On the other hand, as described above, in the case of the Nagayama rotor 6 provided for cylinder discrimination on a camshaft or the like of an in-vehicle internal combustion engine, a high margin is required rather than angular accuracy. For this reason, in the present embodiment, the amplification factor K2 of the second differential amplifier A2a is set to “0.6”, and a high margin is ensured while sacrificing the angular accuracy to some extent.

図18は、長山ロータ6を検出対象とする場合において、上記第2の差動増幅器A2aの増幅率K2と上記差動出力Vd及び該差動出力Vdを形成する主成分、補正成分との関係を示したものである。このうち、図18(a)は、上記増幅率K2が「1.4」の場合の差動出力Vd、及びその主成分、補正成分の波形を示している。また、図18(b)は、上記増幅率K2が「1.0」の場合の差動出力Vd、及びその主成分、補正成分の波形を示している。そして、図18(c)は、上記増幅率K2が「0.6」の場合の差動出力Vd、及びその主成分、補正成分の波形を示している。これら図18(a)〜(c)から明らかなように、差動出力Vdの補正成分を出力する第2の差動増幅器A2aの増幅率K2が低ければ低いほど、上記差動出力Vd「Vd=K2×(V3−V4)−K1×(V1−V2)」の出力波形の振幅が大きくなる。そして、この増幅率K2が「1.4」、「1.0」及び「0.6」の場合における余裕度Wa’、Wb’及びWc’は、「Wa’<Wb’<Wc’」なる関係となることも、これら図18(a)〜(c)から明らかである。すなわち、差動出力Vdの補正成分を出力する第2の差動増幅器A2aの増幅率K2が低ければ低いほど、回転検出にかかる余裕度が高められるようになる。   FIG. 18 shows the relationship between the amplification factor K2 of the second differential amplifier A2a, the differential output Vd, the main component forming the differential output Vd, and the correction component when the Nagayama rotor 6 is a detection target. Is shown. Among these, FIG. 18A shows the waveforms of the differential output Vd, its main component, and the correction component when the amplification factor K2 is “1.4”. FIG. 18B shows waveforms of the differential output Vd, its main component, and correction component when the amplification factor K2 is “1.0”. FIG. 18C shows the waveforms of the differential output Vd, its main component, and the correction component when the amplification factor K2 is “0.6”. As apparent from FIGS. 18A to 18C, the lower the amplification factor K2 of the second differential amplifier A2a that outputs the correction component of the differential output Vd, the lower the differential output Vd “Vd”. = K2 × (V3−V4) −K1 × (V1−V2) ”is increased in amplitude. The margins Wa ′, Wb ′, and Wc ′ when the amplification factor K2 is “1.4”, “1.0”, and “0.6” are “Wa ′ <Wb ′ <Wc ′”. It is also clear from these FIGS. 18A to 18C that the relationship is established. That is, the lower the gain K2 of the second differential amplifier A2a that outputs the correction component of the differential output Vd, the higher the margin for rotation detection.

以上説明したように、本実施の形態にかかる回転検出装置によれば、次のような効果が
得られるようになる。
・本実施の形態では、差動出力Vdを形成する補正成分を出力する第2の差動増幅器A2aの増幅率K2を「0.6」に設定した。このため、上記補正成分「V1−V2」の振幅が減少して、差動出力Vdの振幅が増大されるようになり、長山ロータ6を検出対象とする場合の回転情報の検出にかかる余裕度を好適に高めることができるようになる。
As described above, according to the rotation detection device according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
In the present embodiment, the amplification factor K2 of the second differential amplifier A2a that outputs the correction component that forms the differential output Vd is set to “0.6”. For this reason, the amplitude of the correction component “V1−V2” is decreased and the amplitude of the differential output Vd is increased, and the margin for detecting rotation information when the Nagayama rotor 6 is a detection target. Can be suitably increased.

・また、本実施の形態では、差動増幅器の増幅率を設定するといった電気的な方法で差動出力Vdの振幅を調整するようにしている。このため、磁気抵抗素子ブリッジA〜Dの配設位置を変更する必要がなく、これら磁気抵抗素子ブリッジを一列に配設したセンサチップ3を標準化された部品として使うことができるようになる。これにより、同一のセンサチップ3を各種形状のロータに適用することができ、その汎用性が高められるようになる。   In this embodiment, the amplitude of the differential output Vd is adjusted by an electrical method such as setting the amplification factor of the differential amplifier. For this reason, it is not necessary to change the arrangement positions of the magnetoresistive element bridges A to D, and the sensor chip 3 in which these magnetoresistive element bridges are arranged in a row can be used as a standardized part. Thereby, the same sensor chip 3 can be applied to rotors of various shapes, and its versatility is improved.

なお、上記実施の形態では、第1の差動増幅器A1の増幅率K1を先の第1の比較例と同様、「2」に設定することとしたが、差動出力Vdの主成分を大きくするためには、この増幅率K1を「2」以上の値に設定するようにしてもよい。この場合、差動出力Vdがさらに大きく増幅されるようになるため、より高い余裕度を得ることができるようになる。   In the above embodiment, the amplification factor K1 of the first differential amplifier A1 is set to “2” as in the first comparative example, but the main component of the differential output Vd is increased. In order to do this, the amplification factor K1 may be set to a value of “2” or more. In this case, since the differential output Vd is further amplified, a higher margin can be obtained.

また、上記実施の形態では、第2の差動増幅器A2aの増幅率K2は「0.6」に設定することとしたが、これに限らず、「1」より小さい値であれば、適宜任意の値に設定するようにしてもよい。   In the above embodiment, the amplification factor K2 of the second differential amplifier A2a is set to “0.6”. However, the present invention is not limited to this. You may make it set to the value of.

また、上記実施の形態では、第1の差動増幅器A1と第2の差動増幅器A2aとのそれぞれの増幅率K1、K2は、「2」と「0.6」とに設定することとしたが、これに限らず、次式
K1×(V3−V4)−K2×(V1−V2)
>2×(V3−V4)−(V1−V2)
すなわち、
(K1×主成分出力)−(K2×補正成分出力)
>(2×主成分出力)−(補正成分出力)
を満たすことができれば、上記増幅率K1及びK2を任意の値に設定することができる。
In the above embodiment, the amplification factors K1 and K2 of the first differential amplifier A1 and the second differential amplifier A2a are set to “2” and “0.6”, respectively. However, the present invention is not limited to this, and the following equation K1 × (V3−V4) −K2 × (V1−V2)
> 2 × (V3-V4)-(V1-V2)
That is,
(K1 × principal component output) − (K2 × correction component output)
> (2 × principal component output) − (correction component output)
If the above can be satisfied, the amplification factors K1 and K2 can be set to arbitrary values.

(第2の実施の形態)
以下、本発明に係る回転検出装置を具体化した第2の実施の形態について、図19〜図20に基づき説明する。なお、本実施の形態は、先の第2の比較例と同様、例えば車載内燃機関のクランク軸に回転速度(角度)検出用として設けられた狭山ロータを検出対象とすべく最適化されたものである。ただしここでは、差動回路5に代えて図19に例示する差動回路5bを用いている。また、本実施の形態において用いられるセンサチップは、先の図15に例示したものと同様である。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the rotation detection device according to the present invention will be described with reference to FIGS. As in the second comparative example, this embodiment is optimized to detect, for example, a narrow rotor provided on the crankshaft of an in-vehicle internal combustion engine for detecting the rotational speed (angle). It is. However, here, the differential circuit 5 b illustrated in FIG. 19 is used in place of the differential circuit 5. The sensor chip used in the present embodiment is the same as that illustrated in FIG.

ここで、磁気抵抗素子ブリッジA〜Dのそれぞれの中点電位V1〜V4は、それぞれ図19に示す態様で差動回路5bに入力される。そして、図19から明らかなように、この差動回路5bも、基本的には第1の差動増幅器A1と、第2の差動増幅器A2bと、第3の差動増幅器A3とを備えて構成されている。ただしこのうち、補正成分を出力する第2の差動増幅器A2bは、「1.4」倍の増幅率をもって、磁気抵抗素子ブリッジA、Bの中点電位V1、V2の差動出力「1.4×(V1−V2)」を出力する。このため、第3の差動増幅器A3は、単一の差動出力Vdとして「Vd=2×(V3−V4)−1.4×(V1−V2)」といった出力を求めることとなる。そして本実施の形態では、この単一の差動出力Vd「Vd=2×(V3−V4)−1.4×(V1−V2)」に基づいて前記
狭山ロータ7の回転情報を検出することとなる。
Here, the midpoint potentials V1 to V4 of the magnetoresistive element bridges A to D are respectively input to the differential circuit 5b in the manner shown in FIG. As is apparent from FIG. 19, the differential circuit 5b also basically includes a first differential amplifier A1, a second differential amplifier A2b, and a third differential amplifier A3. It is configured. However, among these, the second differential amplifier A2b that outputs the correction component has a differential output of “1. 4x (V1-V2) "is output. For this reason, the third differential amplifier A3 obtains an output of “Vd = 2 × (V3−V4) −1.4 × (V1−V2)” as the single differential output Vd. In this embodiment, the rotation information of the narrow mountain rotor 7 is detected based on the single differential output Vd “Vd = 2 × (V3−V4) −1.4 × (V1−V2)”. It becomes.

このように、上記補正成分を出力する第2の差動増幅器A2bの増幅率を「1.4」に設定することで、補正成分の振幅値が増大される。これを通じて狭山ロータ7の山部に対するエッジ検出精度の向上が図られ、角度精度も高く保持されるようになる。   Thus, by setting the amplification factor of the second differential amplifier A2b that outputs the correction component to “1.4”, the amplitude value of the correction component is increased. Through this, the edge detection accuracy for the peak portion of the narrow rotor 7 is improved, and the angular accuracy is also kept high.

図20は、上記狭山ロータ7を検出対象とする場合において、上記第2の差動増幅器A2bの増幅率K2と余裕度との関係について磁気シミュレーションを行った結果を示したものである。   FIG. 20 shows the result of magnetic simulation on the relationship between the gain K2 and the margin of the second differential amplifier A2b when the narrow mountain rotor 7 is a detection target.

同図20に示すように、増幅率K2が高ければ高いほど、余裕度が高くなる。ここで、増幅率K2を「1.4」に設定した場合が、余裕度が従来(増幅率K2=1)と比較して、大幅に高められることとなる。   As shown in FIG. 20, the higher the amplification factor K2, the higher the margin. Here, when the amplification factor K2 is set to “1.4”, the margin is significantly increased as compared with the conventional case (amplification factor K2 = 1).

また、先の図17においてすでに示されたように、狭山ロータ7を検出対象とする場合は、上記補正成分を出力する第2の差動増幅器の増幅率K2が高ければ高いほど、角度精度も高められるようになる。   Also, as already shown in FIG. 17, when the narrow rotor 7 is to be detected, the higher the amplification factor K2 of the second differential amplifier that outputs the correction component, the higher the angular accuracy. Can be enhanced.

このように、狭山ロータ7の場合は、単一の差動出力Vdを形成する補正成分「V1−V2」を出力する第2の差動増幅器A2bの増幅率K2を「1.4」に設定することで、角度精度が容易に確保されるようになる。   Thus, in the case of the narrow mountain rotor 7, the amplification factor K2 of the second differential amplifier A2b that outputs the correction component “V1-V2” that forms the single differential output Vd is set to “1.4”. By doing so, the angular accuracy can be easily secured.

以上説明したように、本実施の形態にかかる回転検出装置によれば、次のような効果が得られるようになる。
・本実施の形態では、狭山ロータ7を検出対象として、単一の差動出力Vdの補正成分「V1−V2」を出力する第2の差動増幅器A2bの増幅率K2を「1.4」に設定することとした。これにより、回転検出にかかる角度精度が好適に高められるようになる。
As described above, according to the rotation detection device according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
In the present embodiment, the amplification factor K2 of the second differential amplifier A2b that outputs the correction component “V1-V2” of the single differential output Vd with the narrow mountain rotor 7 as a detection target is set to “1.4”. It was decided to set. Thereby, the angular accuracy required for rotation detection is preferably improved.

・本実施の形態では、差動増幅器の増幅率を設定するといった電気的な方法を通じて角度精度の最適化を図るようにした。このため、磁気抵抗素子ブリッジA〜Dの配設位置を変更する必要がなく、磁気抵抗素子ブリッジA、Bの配設位置を変更する際に、飽和磁界の確保などの位置的な制限が自ずとなくなる。さらに、これら磁気抵抗素子ブリッジA〜Dを一列に配設したセンサチップ3dを標準化された部品として使うことができるようになる。これにより、同一のセンサチップ3dを各種形状のロータに適用することができ、その汎用性が高められるようになる。   In this embodiment, the angle accuracy is optimized through an electrical method such as setting the amplification factor of the differential amplifier. For this reason, it is not necessary to change the arrangement position of the magnetoresistive element bridges A to D, and when changing the arrangement position of the magnetoresistive element bridges A and B, there is naturally a positional restriction such as securing a saturation magnetic field. Disappear. Further, the sensor chip 3d in which these magnetoresistive element bridges A to D are arranged in a row can be used as a standardized part. Thereby, the same sensor chip 3d can be applied to rotors of various shapes, and its versatility is enhanced.

なお、上記実施の形態では、第2の差動増幅器A2bの増幅率K2は「1.4」に設定することとしたが、これに限らない。要は、上記第1の差動増幅器A1の増幅率K1と第2の差動増幅器A2bの増幅率K2とが次式
K1/K2<2
を満たすことができれば、増幅率K2を適宜他の値に設定するようにしてもよい。
In the above embodiment, the amplification factor K2 of the second differential amplifier A2b is set to “1.4”, but the present invention is not limited to this. In short, the amplification factor K1 of the first differential amplifier A1 and the amplification factor K2 of the second differential amplifier A2b are expressed by the following equation: K1 / K2 <2.
If the above condition is satisfied, the amplification factor K2 may be set to another value as appropriate.

また、上記実施の形態では、狭山ロータ7を検出対象とすることとしたが、等ピッチロータ8を検出対象とする場合であっても、本実施の形態にかかる回転検出装置を適用することができる。   Further, in the above embodiment, the narrow mountain rotor 7 is set as the detection target. However, even when the equal pitch rotor 8 is set as the detection target, the rotation detection device according to the present embodiment can be applied. it can.

(他の実施の形態)
なお、上記各実施の形態は、以下の態様をもって実施することもできる。
・上記各実施の形態では、上記距離L1〜L4は、すべて等間隔であることとしたが、これらの距離L1〜L4は、必ずしも等間隔にする必要がなく、例えば距離L2と距離L
3とを適宜広げるようにしてもよい。
(Other embodiments)
In addition, each said embodiment can also be implemented with the following aspects.
In each of the above embodiments, the distances L1 to L4 are all equally spaced, but the distances L1 to L4 are not necessarily equal, for example, the distance L2 and the distance L
3 may be expanded as appropriate.

・上記各実施の形態では、バイアス磁石2が中空部を有して形成されることとしたが、このバイアス磁石2の形状は、これに限らず、例えば断面略U字状など他の形状に適宜形成するようにしてもよい。   In each of the above embodiments, the bias magnet 2 is formed to have a hollow portion. However, the shape of the bias magnet 2 is not limited to this, and may be other shapes such as a substantially U-shaped cross section. You may make it form suitably.

・上記各実施の形態では、センサチップ3(3a〜3d)などが樹脂によってモールド成形されることとしたが、モールド成形をせずに直接このセンサチップ3をバイアス磁石2に配設するようにしてもよい。   In each of the above embodiments, the sensor chip 3 (3a to 3d) and the like are molded with resin. However, the sensor chip 3 is directly disposed on the bias magnet 2 without molding. May be.

・上記各実施の形態では、バイアス磁石2の磁気的中心軸20に対して、対称位置に配設された4つの磁気抵抗素子ブリッジA〜Dを用いることとしたが、これに限らず、バイアス磁石2の磁気的中心軸20に第5の磁気抵抗素子ブリッジEを追加するなど4つ以上の磁気抵抗素子ブリッジを用いるようにしてもよい。   In each of the above embodiments, the four magnetoresistive element bridges A to D arranged at symmetrical positions with respect to the magnetic central axis 20 of the bias magnet 2 are used. Four or more magnetoresistive element bridges may be used, such as adding a fifth magnetoresistive element bridge E to the magnetic central axis 20 of the magnet 2.

・上記各実施の形態では、差動増幅器A3の増幅率K3は「1」に設定されることとしたが、この増幅率K3を「1」以上の値に設定するようにしてもよい。これにより、いずれのロータ形状においても、差動出力Vdの振幅が増幅されるため、余裕度が高められるようになる。   In each of the above embodiments, the amplification factor K3 of the differential amplifier A3 is set to “1”. However, the amplification factor K3 may be set to a value of “1” or more. Thereby, in any rotor shape, the amplitude of the differential output Vd is amplified, so that the margin is increased.

・上記各実施の形態では、余裕度または角度精度の向上を、差動増幅器A2a、A2bの増幅率K2を設定することで実現するようにした。しかしこれに代えて、磁気抵抗素子ブリッジA、Bの配設位置の設定と差動増幅器A1〜A3の増幅率K1〜K3の設定とを同時に行うようにしてもよい。これにより、例えばセンサチップ3において磁気抵抗素子ブリッジA,Bの配設位置が所望の位置とずれたときであっても、差動増幅器A1〜A3の増幅率K1〜K3の設定を通じて、所望の差動出力を得ることが可能となる。またこの場合、磁気抵抗素子ブリッジの配設位置のずれによってセンサチップ3が欠陥品となることがなくなり、センサチップ3の製造歩留まりも確実に向上されるようになる。   In each of the above embodiments, the margin or angle accuracy is improved by setting the amplification factor K2 of the differential amplifiers A2a and A2b. However, instead of this, the setting of the arrangement positions of the magnetoresistive element bridges A and B and the setting of the amplification factors K1 to K3 of the differential amplifiers A1 to A3 may be performed simultaneously. Thereby, for example, even when the arrangement positions of the magnetoresistive element bridges A and B in the sensor chip 3 deviate from the desired positions, the desired values can be obtained through the setting of the amplification factors K1 to K3 of the differential amplifiers A1 to A3. A differential output can be obtained. Further, in this case, the sensor chip 3 does not become a defective product due to the displacement of the arrangement position of the magnetoresistive element bridge, and the manufacturing yield of the sensor chip 3 is reliably improved.

1a、1b、1c…回転検出装置、2…バイアス磁石、3(3a〜3d)…センサチップ、5、5a、5b…差動回路、A1…第1の差動増幅器、A2…第2の差動増幅器、A3…第3の差動増幅器、6…長山ロータ、7…狭山ロータ、8…等ピッチロータ、A,B,C,D…磁気抵抗素子ブリッジ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a, 1b, 1c ... Rotation detection apparatus, 2 ... Bias magnet, 3 (3a-3d) ... Sensor chip 5, 5a, 5b ... Differential circuit, A1 ... 1st differential amplifier, A2 ... 2nd difference Dynamic amplifier, A3 ... third differential amplifier, 6 ... Nagayama rotor, 7 ... Nagayama rotor, 8 ... equal pitch rotor, A, B, C, D ... magnetoresistive element bridge.

Claims (4)

磁気抵抗素子を備えるセンサチップと前記磁気抵抗素子にバイアス磁界を付与するバイアス磁石とを備え、外周に山部と谷部とが交互に設けられた磁性体ロータが前記センサチップの近傍にて回転するときに前記バイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの変化を前記磁気抵抗素子の抵抗値の変化として感知して前記ロータの回転態様を検出する回転検出装置において、
前記センサチップは、各々ブリッジ接続されて前記ロータの回転方向と対応する方向に配列された少なくとも4つの磁気抵抗素子ブリッジを備えてなるとともに、それら磁気抵抗素子ブリッジの内側に位置する少なくとも2つの磁気抵抗素子ブリッジの中点電位の差動出力に基づいて主成分出力を求める第1の差動回路と、同磁気抵抗素子ブリッジの外側に位置する少なくとも2つの磁気抵抗素子ブリッジの中点電位の差動出力に基づいて補正成分出力を求める第2の差動回路と、それら求められる主成分出力と補正成分出力とのさらなる差動出力に基づいて前記ロータの回転情報に対応した単一の差動出力を求める第3の差動回路とを備え、前記ロータの山部及び谷部の形状において要求される特性が前記第3の差動回路を通じて求められる単一の差動出力の波形に基づいて前記ロータの回転情報を2値化する際のしきい値と振幅との差である余裕度の確保であるとき、それら第1〜第3の差動回路の増幅率が、前記第1の差動回路の増幅率をK1、前記第2の差動回路の増幅率をK2とするとき、
(K1×主成分出力)−(K2×補正成分出力)
>(2×主成分出力)−(補正成分出力)
なる関係に設定されてなる
ことを特徴とする回転検出装置。
A magnetic rotor provided with a sensor chip having a magnetoresistive element and a bias magnet for applying a bias magnetic field to the magnetoresistive element, and having a crest and a trough alternately provided on the outer periphery, rotates in the vicinity of the sensor chip. In the rotation detection device for detecting a rotation mode of the rotor by sensing a change in the magnetic vector generated in cooperation with the bias magnetic field as a change in the resistance value of the magnetoresistive element,
The sensor chip includes at least four magnetoresistive element bridges that are bridge-connected and arranged in a direction corresponding to the rotational direction of the rotor, and at least two magnetic elements located inside the magnetoresistive element bridges. A first differential circuit for obtaining a principal component output based on a differential output of a midpoint potential of a resistance element bridge, and a difference between midpoint potentials of at least two magnetoresistive element bridges located outside the magnetoresistive element bridge A second differential circuit for obtaining a correction component output based on the dynamic output, and a single differential corresponding to the rotation information of the rotor based on a further differential output of the principal component output and the correction component output obtained A third differential circuit for obtaining an output, and characteristics required for the shape of the crests and troughs of the rotor are obtained through the third differential circuit. When securing a margin, which is a difference between a threshold value and an amplitude when binarizing the rotation information of the rotor based on a single differential output waveform, the first to third differentials When the amplification factor of the circuit is K1, the amplification factor of the first differential circuit is K1, and the amplification factor of the second differential circuit is K2,
(K1 × principal component output) − (K2 × correction component output)
> (2 × principal component output) − (correction component output)
It is set to the relationship which becomes. The rotation detection apparatus characterized by the above-mentioned.
磁気抵抗素子を備えるセンサチップと前記磁気抵抗素子にバイアス磁界を付与するバイアス磁石とを備え、外周に山部と谷部とが交互に設けられた磁性体ロータが前記センサチップの近傍にて回転するときに前記バイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの変化を前記磁気抵抗素子の抵抗値の変化として感知して前記ロータの回転態様を検出する回転検出装置において、
前記センサチップは、各々ブリッジ接続されて前記ロータの回転方向と対応する方向に配列された少なくとも4つの磁気抵抗素子ブリッジを備えてなるとともに、それら磁気抵抗素子ブリッジの内側に位置する少なくとも2つの磁気抵抗素子ブリッジの中点電位の差動出力に基づいて主成分出力を求める第1の差動回路と、同磁気抵抗素子ブリッジの外側に位置する少なくとも2つの磁気抵抗素子ブリッジの中点電位の差動出力に基づいて補正成分出力を求める第2の差動回路と、それら求められる主成分出力と補正成分出力とのさらなる差動出力に基づいて前記ロータの回転情報に対応した単一の差動出力を求める第3の差動回路とを備え、前記ロータの山部及び谷部の形状において要求される特性が前記第3の差動回路を通じて求められる単一の差動出力の波形に基づいて前記ロータの回転情報を2値化する際のしきい値と交差する点の精度である角度精度の確保であるとき、それら第1〜第3の差動回路の増幅率が、前記第1の差動回路の増幅率をK1、前記第2の差動回路の増幅率をK2とするとき、
K1/K2 < 2
なる関係に設定されてなる
ことを特徴とする回転検出装置。
A magnetic rotor provided with a sensor chip having a magnetoresistive element and a bias magnet for applying a bias magnetic field to the magnetoresistive element, and having a crest and a trough alternately provided on the outer periphery, rotates in the vicinity of the sensor chip. In the rotation detection device for detecting a rotation mode of the rotor by sensing a change in the magnetic vector generated in cooperation with the bias magnetic field as a change in the resistance value of the magnetoresistive element,
The sensor chip includes at least four magnetoresistive element bridges that are bridge-connected and arranged in a direction corresponding to the rotational direction of the rotor, and at least two magnetic elements located inside the magnetoresistive element bridges. A first differential circuit for obtaining a principal component output based on a differential output of a midpoint potential of a resistance element bridge, and a difference between midpoint potentials of at least two magnetoresistive element bridges located outside the magnetoresistive element bridge A second differential circuit for obtaining a correction component output based on the dynamic output, and a single differential corresponding to the rotation information of the rotor based on a further differential output of the principal component output and the correction component output obtained A third differential circuit for obtaining an output, and characteristics required for the shape of the crests and troughs of the rotor are obtained through the third differential circuit. When securing angular accuracy, which is the accuracy of the point that intersects the threshold value when binarizing the rotation information of the rotor based on the waveform of a single differential output, the first to third differences When the gain of the dynamic circuit is K1, the gain of the first differential circuit is K1, and the gain of the second differential circuit is K2.
K1 / K2 <2
It is set to the relationship which becomes. The rotation detection apparatus characterized by the above-mentioned.
磁気抵抗素子を備えるセンサチップと前記磁気抵抗素子にバイアス磁界を付与するバイアス磁石とを備え、外周に山部と谷部とが交互に設けられた磁性体ロータが前記センサチップの近傍にて回転するときに前記バイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの変化を前記磁気抵抗素子の抵抗値の変化として感知して前記ロータの回転態様を検出する回転検出装置において、
前記センサチップは、各々ブリッジ接続されて前記ロータの回転方向と対応する方向に配列された少なくとも4つの磁気抵抗素子ブリッジを備えてなるとともに、それら磁気抵抗素子ブリッジの内側に位置する少なくとも2つの磁気抵抗素子ブリッジの中点電位の差動出力に基づいて主成分出力を求める第1の差動回路と、同磁気抵抗素子ブリッジの外側に位置する少なくとも2つの磁気抵抗素子ブリッジの中点電位の差動出力に基づいて補正成分出力を求める第2の差動回路と、それら求められる主成分出力と補正成分出力とのさらなる差動出力に基づいて前記ロータの回転情報に対応した単一の差動出力を求める第3の差動回路とを備え、前記ロータの山部及び谷部の形状において要求される特性が前記第3の差動回路を通じて求められる単一の差動出力の波形に基づいて前記ロータの回転情報を2値化する際のしきい値と振幅との差である余裕度の確保及びしきい値と交差する点の精度である角度精度の確保の両立であるとき、それら第1〜第3の差動回路の増幅率が、前記第1の差動回路の増幅率をK1、前記第2の差動回路の増幅率をK2とするとき、
K1/K2 < 2
なる関係に設定されてなる
ことを特徴とする回転検出装置。
A magnetic rotor provided with a sensor chip having a magnetoresistive element and a bias magnet for applying a bias magnetic field to the magnetoresistive element, and having a crest and a trough alternately provided on the outer periphery, rotates in the vicinity of the sensor chip. In the rotation detection device for detecting a rotation mode of the rotor by sensing a change in the magnetic vector generated in cooperation with the bias magnetic field as a change in the resistance value of the magnetoresistive element,
The sensor chip includes at least four magnetoresistive element bridges that are bridge-connected and arranged in a direction corresponding to the rotational direction of the rotor, and at least two magnetic elements located inside the magnetoresistive element bridges. A first differential circuit for obtaining a principal component output based on a differential output of a midpoint potential of a resistance element bridge, and a difference between midpoint potentials of at least two magnetoresistive element bridges located outside the magnetoresistive element bridge A second differential circuit for obtaining a correction component output based on the dynamic output, and a single differential corresponding to the rotation information of the rotor based on a further differential output of the principal component output and the correction component output obtained A third differential circuit for obtaining an output, and characteristics required for the shape of the crests and troughs of the rotor are obtained through the third differential circuit. An angle that is a precision of a point crossing the threshold value and ensuring a margin that is a difference between the threshold value and the amplitude when the rotation information of the rotor is binarized based on a single differential output waveform When ensuring accuracy is achieved, the amplification factors of the first to third differential circuits are K1, the amplification factor of the first differential circuit, and K2 of the second differential circuit. and when,
K1 / K2 <2
It is set to the relationship which becomes. The rotation detection apparatus characterized by the above-mentioned.
前記第3の差動回路の増幅率が「1.0」以上に設定されてなる
請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転検出装置。
The rotation detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein an amplification factor of the third differential circuit is set to "1.0" or more.
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