JP2015059859A - Rotation detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気抵抗素子の抵抗値変化を利用して被検出回転体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 detected rotating body using a change in resistance value of a magnetoresistive element.
従来、磁気抵抗素子の抵抗値変化を利用して被検出回転体の回転情報を検出する回転検出装置として、例えば特許文献1に記載されている装置が知られている。この回転検出装置は、第1磁気抵抗素子ブリッジと第2磁気抵抗素子ブリッジとが備えられたセンサチップが、被検出回転体であるロータと対向するように配置された構成とされている。第1磁気抵抗素子ブリッジは、第1磁気抵抗素子および第2磁気抵抗素子が直列接続されて構成されている。同様に、第2磁気抵抗素子ブリッジは、第3磁気抵抗素子および第4磁気抵抗素子が直列接続されて構成されている。そして、この回転検出装置では、第1磁気抵抗素子および第2磁気抵抗素子の中点電位が、第1磁気抵抗素子ブリッジの出力とされ、第1磁気抵抗素子ブリッジに印加される磁気ベクトルの振れ角として感知される。同様に、第3磁気抵抗素子および第4磁気抵抗素子の中点電位が、第2磁気抵抗素子ブリッジの出力とされ、第2磁気抵抗素子ブリッジに印加される磁気ベクトルの振れ角として感知される。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a device described in
このセンサチップの近傍には、第1、2磁気抵抗素子ブリッジにバイアス磁界を発生するバイアス磁石が配置されている。また、センサチップと対向するロータには、その外周に歯車状に山部と谷部とが交互に設けられている。ここで、磁性体からなる歯車型のロータが回転すると、バイアス磁石から発生されるバイアス磁界が、ロータの回転に伴って山部に引きずられるかたちでその磁気ベクトルの角度が変化し、ロータの回転方向に振れる。そして、このような磁気ベクトルの振れ角の変化が、第1、2磁気抵抗素子ブリッジを構成する各磁気抵抗素子の出力値の変化、すなわち抵抗値の変化として感知されることで、山部と谷部との位置情報(ロータの回転情報)が検出される。 A bias magnet that generates a bias magnetic field in the first and second magnetoresistive element bridges is disposed in the vicinity of the sensor chip. Further, the rotor facing the sensor chip is provided with crests and troughs alternately in a gear shape on the outer periphery thereof. Here, when the gear-type rotor made of a magnetic material rotates, the angle of the magnetic vector changes in such a way that the bias magnetic field generated from the bias magnet is dragged to the peak as the rotor rotates. Swing in the direction. Then, such a change in the deflection angle of the magnetic vector is detected as a change in the output value of each magnetoresistive element constituting the first and second magnetoresistive element bridges, that is, a change in the resistance value. Position information with respect to the valley (rotor rotation information) is detected.
この回転検出装置では、第1磁気抵抗素子ブリッジに印加される磁気ベクトルの振れ角と第2磁気抵抗素子ブリッジに印加される磁気ベクトルの振れ角との差である差動振れ角に対して演算を行うことでロータの回転角度等の検出がなされる。言い換えると、第1磁気抵抗素子ブリッジの出力と第2磁気抵抗素子ブリッジの出力との差、すなわち第1磁気抵抗素子ブリッジと第2磁気抵抗素子ブリッジとの差動出力(信号)に対して演算を行うことでロータの回転角度等の検出がなされる。より具体的には、この差動出力と所定の閾値電圧との交点でセンサ出力の論理レベルが切り替わることに基づいて、ロータの回転角度等が検出される。 In this rotation detection device, a calculation is performed on a differential deflection angle that is a difference between a deflection angle of a magnetic vector applied to the first magnetoresistive element bridge and a deflection angle of a magnetic vector applied to the second magnetoresistive element bridge. As a result, the rotation angle of the rotor is detected. In other words, the calculation is performed on the difference between the output of the first magnetoresistive element bridge and the output of the second magnetoresistive element bridge, that is, the differential output (signal) between the first magnetoresistive element bridge and the second magnetoresistive element bridge. As a result, the rotation angle of the rotor is detected. More specifically, the rotation angle of the rotor is detected based on the change of the logic level of the sensor output at the intersection of the differential output and a predetermined threshold voltage.
ここで、このような検出方法においては、通常、ロータの実際の回転角度である機械的な回転角度に対する電気的なセンシング処理によって得られる回転角度の差である「機械的−電気的角度差」が生じる。この「機械的−電気的角度差」として、例えば以下のものが知られている。 Here, in such a detection method, a “mechanical-electrical angle difference” that is a difference in rotation angle obtained by an electrical sensing process with respect to a mechanical rotation angle that is an actual rotation angle of the rotor is usually used. Occurs. As this “mechanical-electrical angle difference”, for example, the following are known.
まず、エアギャップ(磁気抵抗素子とロータとの間の距離)が変動した場合に生じる「機械的−電気的角度差」がある。例えば、エアギャップが小さいほど、第1、2磁気抵抗素子ブリッジに生じる磁気ベクトルの振れ角は大きくなり、差動出力の振幅も大きくなる。このため、差動出力の振幅は、高ギャップの場合よりも低ギャップの場合のほうが大きくなる。そして、この差動出力が閾値電圧と交差する位置も、こうした差動出力自身の波形変化に応じて変化し、この変化が、「機械的−電気的角度差」のばらつきとして現れる。 First, there is a “mechanical-electrical angle difference” that occurs when the air gap (the distance between the magnetoresistive element and the rotor) fluctuates. For example, the smaller the air gap, the larger the deflection angle of the magnetic vector generated in the first and second magnetoresistive element bridges, and the larger the amplitude of the differential output. For this reason, the amplitude of the differential output is larger in the low gap than in the high gap. The position where the differential output crosses the threshold voltage also changes in accordance with the waveform change of the differential output itself, and this change appears as a variation in “mechanical-electrical angle difference”.
また、検出対象であるロータの形状、特に山部のエッジ形状が変動した場合に生じる「機械的−電気的角度差」がある。上記したような回転検出装置では、第1、2磁気抵抗素子ブリッジで感知される磁気ベクトルの振れ角が、ロータの山部に引きずられるように変化し、特に山部のエッジ位置に対応するようなかたちで変化する。このため、磁気ベクトルの振れ角、差動出力(信号)およびセンサ出力といった信号波形も、ロータの形状、特に山部のエッジ形状による影響を大きく受ける。 In addition, there is a “mechanical-electrical angle difference” that occurs when the shape of the rotor to be detected, particularly the edge shape of the peak, fluctuates. In the rotation detecting device as described above, the deflection angle of the magnetic vector sensed by the first and second magnetoresistive element bridges changes so as to be dragged by the crest of the rotor, and particularly corresponds to the edge position of the crest. It changes in a way. For this reason, signal waveforms such as the deflection angle of the magnetic vector, the differential output (signal), and the sensor output are also greatly affected by the shape of the rotor, particularly the edge shape of the peak.
また、環境温度が変動した場合に生じる「機械的−電気的角度差」がある。例えば、温度が低いほど、第1、2磁気抵抗素子ブリッジで感知される抵抗値変化は大きくなり、差動出力の振幅も大きくなる。このため、差動出力の振幅は、高温の場合よりも低温の場合のほうが大きくなる。そして、エアギャップの場合と同様、この差動出力が閾値電圧と交差する位置も、こうした差動出力自身の波形変化に応じて変化し、この変化が、「機械的−電気的角度差」のばらつきとして現れる。 There is also a “mechanical-electrical angle difference” that occurs when the environmental temperature varies. For example, the lower the temperature, the greater the change in resistance value sensed by the first and second magnetoresistive element bridges, and the larger the amplitude of the differential output. For this reason, the amplitude of the differential output is larger at a low temperature than at a high temperature. As in the case of the air gap, the position at which this differential output crosses the threshold voltage also changes according to the waveform change of the differential output itself, and this change is the “mechanical-electrical angle difference”. Appears as variation.
そこで、特許文献1に記載されている装置では、エアギャップが変動した場合であっても同じ歯の角度に対して同等の出力を発生するポイントであるエアギャップ特性最小点を考慮し、このエアギャップ特性最小点における出力値を閾値電圧として設定している。このような設定としているで、この装置では、エアギャップの大小に関わらず同じ歯の角度に対して同等の出力を発生するようにして、エアギャップの変動が生じた場合の「機械的−電気的角度差」が生じ難くなるようにしている。
Therefore, in the device described in
特許文献1に記載されている装置では、上記したように、閾値電圧を基準にセンサ出力の論理レベルが切り替わることに基づいてロータの回転情報を検出する。そして、エアギャップの変動による「機械的−電気的角度差」を生じ難くするために、閾値電圧がエアギャップ特性最小点における出力値と一致するように設定されている。ここで、エアギャップ特性最小点はロータの歯の形状や磁気抵抗素子の配置などによって変動するものであるため、この装置では、エアギャップ特性最小点の変動に伴って閾値電圧も変動することとなる。その結果、この装置では、ロータの回転情報(位置情報)を表すセンサ出力も変動することとなる。
In the apparatus described in
このため、特許文献1に記載されている装置では、ロータの歯の検出を表すセンサ出力がなされるタイミングが、ロータの歯の形状や磁気抵抗素子の配置などによって変動する。より具体的には、検出の基準となる軸(以下、検出基準軸という)上にロータの歯(山部)が位置していることを表すセンサ出力がなされるタイミングが、ロータの歯の形状や磁気抵抗素子の配置などによって変動する。このため、この装置では基本的に、実際には検出基準軸上にロータの歯以外の部分(谷部)が位置しているタイミングにおいてロータの歯(山部)が位置していることを表すセンサ出力がなされるなどの「機械的−電気的角度差」が生じる。すなわち、この装置では、検出基準軸上にロータの歯(山部)が位置しているタイミングと、検出基準軸上にロータの歯以外の部分(谷部)が位置しているタイミングとを正確に判別した回転情報検出をすることができない。
For this reason, in the apparatus described in
さらに、この装置では、上記した「機械的−電気的角度差」のうち、環境温度の変動が生じた場合の「機械的−電気的角度差」に対応することができない。 Furthermore, this apparatus cannot cope with the “mechanical-electrical angle difference” when the environmental temperature varies among the above-mentioned “mechanical-electrical angle difference”.
本発明は上記点に鑑みて、磁気抵抗素子の抵抗値変化を利用して被検出回転体の回転情報を検出する回転検出装置において、エアギャップや環境温度の変動による「機械的−電気的角度差」が生じ難く、検出基準軸上にロータの歯が位置しているタイミングを正確に検出できる構成を提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention provides a rotation detection device that detects rotation information of a rotating body to be detected using a resistance value change of a magnetoresistive element. It is an object of the present invention to provide a configuration capable of accurately detecting the timing at which the teeth of the rotor are located on the detection reference axis so that the “difference” does not easily occur.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、センサチップ4が、その一面4aにおいて、少なくとも3個以上の磁気抵抗素子ブリッジ40a〜40dを備える構成とされている。さらに、一方の組を構成する磁気抵抗素子ブリッジは、直線Y3を対称軸として、他方の組を構成する磁気抵抗素子ブリッジに対して対称となる位置に配置されている。さらに、バイアス磁石3の磁気的中心軸Mに平行な直線のうち中点B1を通る直線Y1と中点B2を通る直線Y2との間の距離(β)が、ロータ2の歯2aの両エッジ2aa、2ab間の距離(α)と等しい構成とされている。ここで、直線Y3は、バイアス磁石3の磁気的中心軸Mに平行な直線のうち中点B1を通る直線Y1と中点B2を通る直線Y2とから等しい距離にある点を結んだ直線である。また、中点B1は、一方の組を構成する磁気抵抗素子ブリッジ間を結んだ線分の中点であり、中点B2は、他方の組を構成する磁気抵抗素子ブリッジ間を結んだ線分の中点である。
In order to achieve the above object, in the first aspect of the present invention, the
このような構成とされていることにより、直線Y3(磁気的中心軸M)を検出基準軸として、ロータ2の歯2aの両エッジ2aa、2abを検出することができる。より具体的には、一方の組を構成する磁気抵抗素子ブリッジの出力の差である第1差動出力V1の最大値に基づいて一方側のエッジ2aaを検出することができる。また、他方の組を構成する磁気抵抗素子ブリッジの出力の差である第2差動出力V2の最大値に基づいて他方側のエッジ2abを検出することができる。
With such a configuration, both edges 2aa and 2ab of the
ここで、第1、2差動出力V1、V2が最大値をとるタイミングは、エアギャップや環境温度が変動しても、ほとんど変動せずほぼ一定である。このため、本発明に係る回転検出装置1によれば、エアギャップの相違もしくは環境温度の相違による「機械的−電気的角度差」が生じ難く、検出基準軸上にロータ2の歯2aが位置しているタイミングを正確に検出することができる。
Here, the timing at which the first and second differential outputs V1 and V2 take the maximum value is almost constant even if the air gap and the environmental temperature fluctuate. For this reason, according to the
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に係る回転検出装置1について図1〜7を参照して説明する。
(First embodiment)
A
図1に示すように、本実施形態に係る回転検出装置1は、磁性体からなる歯2aを複数備えるロータ2の歯2aに向けてバイアス磁界を発生するバイアス磁石3と、4個の磁気抵抗素子ブリッジ40a、40b、40c、40dを備えるセンサチップ4とを有する。図2に示すように、磁気抵抗素子ブリッジ40a(第1磁気抵抗素子ブリッジ)は、第1磁気抵抗素子40aaおよび第2磁気抵抗素子40abを有する構成とされている。同様に、磁気抵抗素子ブリッジ40b(第2磁気抵抗素子ブリッジ)は、第3磁気抵抗素子40baおよび第4磁気抵抗素子40bbを有する構成とされている。同様に、磁気抵抗素子ブリッジ40c(第3磁気抵抗素子ブリッジ)は、第5磁気抵抗素子40caおよび第6磁気抵抗素子40cbを有する構成とされている。同様に、磁気抵抗素子ブリッジ40d(第4磁気抵抗素子ブリッジ)は、第7磁気抵抗素子40daおよび第8磁気抵抗素子40dbを有する構成とされている。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態に係る回転検出装置1では、ロータ2の回転に伴うバイアス磁界の磁気ベクトルの変化を各磁気抵抗素子40aa〜40dbの抵抗値変化として感知してロータ2の回転態様を検出する。本実施形態に係る回転検出装置1は、例えばエンジンのクランク角やカム角を検出するセンサ等として用いられる。
In the
ロータ2は、上記したように、磁性体からなる歯2aを複数備える構成とされている。本実施形態では一例として、ロータ2全体が磁性体として構成されており、図1に示すように、ロータ2が、その外周に歯車状に山部2aと谷部2bとが交互に設けられた構成とされている。
As described above, the
バイアス磁石3は、ロータ2の歯2aに向けてバイアス磁界を発生する磁石である。バイアス磁石3は、その長手方向に貫通孔を備える中空円筒状に成型されている。そして、本実施形態では、後述するセンサチップ4を封止したモールド樹脂4bが、この貫通孔に挿入されて所定の位置で接着剤等により固定されている。
The
センサチップ4は、被検出回転体であるロータ2と対向するように配置されている。センサチップ4は、その処理回路とともにモールド樹脂4bにて封止されている。具体的には、センサチップ4は、モールド樹脂4b内部で図示しないリードフレームの一端に搭載され、その他端から電源端子T1、出力端子T2およびGND端子T3といった各端子T1〜T3がそれぞれ外部へと引き出される構造となっている。
The
センサチップ4は、その一面4aにおいて、上記した第1〜4磁気抵抗素子ブリッジ40a〜40dが備えられた構成とされている。図2に示すように、第1〜4磁気抵抗素子ブリッジ40a〜40dは、バイアス磁石3の磁気的中心軸Mに対する径方向に平行な直線Xの方向において互いに離されるように、順に配置されている。
The
ここで、第1〜4磁気抵抗素子ブリッジ40a〜40dのうちの2個ずつを組として、2組の磁気抵抗素子ブリッジの組を構成している。本実施形態では、一方の組(以下、第1組という)を第1、2磁気抵抗素子ブリッジ40a、40bとし、他方の組(以下、第2組という)を第3、4磁気抵抗素子ブリッジ40c、40dとしている。また、第1組を構成する第1、2磁気抵抗素子ブリッジ40a、40b間を結んだ線分の中点を中点B1とし、第2組を構成する第3、4磁気抵抗素子ブリッジ40c、40d間を結んだ線分の中点を中点B2とする(図2を参照)。このとき、本実施形態では、磁気的中心軸Mに平行な直線のうち中点B1を通る直線Y1と中点B2を通る直線Y2とから等しい距離にある点を結んだ直線Y3がバイアス磁石3の磁気的中心軸M上に位置する構成とされている。本実施形態ではさらに、第1〜4磁気抵抗素子ブリッジ40a〜40dが、磁気的中心軸Mに平行な直線のうち中点B1を通る直線Y1と中点B2を通る直線Y2とから等しい距離にある点を結んだ直線Y3を対称軸として、線対称となるように配置されている。より具体的には、第1組を構成する第1、2磁気抵抗素子ブリッジ40a、40bが、直線Y3を対称軸として、第2組を構成する第3、4磁気抵抗素子ブリッジ40c、40dに対して対称となる位置に配置されている。なお、本実施形態では、特に、第1〜4磁気抵抗素子ブリッジ40a〜40dが、バイアス磁石3の磁気的中心軸Mに対する径方向に平行な直線X上に配置されている。
Here, two sets of the first to fourth magnetoresistive element bridges 40a to 40d are used as a set to form two sets of magnetoresistive element bridges. In the present embodiment, one set (hereinafter referred to as a first set) is referred to as first and second magnetoresistive element bridges 40a and 40b, and the other set (hereinafter referred to as a second set) is referred to as third and fourth magnetoresistive element bridges. 40c and 40d. Further, the midpoint of the line segment connecting the first and second magnetoresistive element bridges 40a and 40b constituting the first set is defined as a midpoint B1, and the third and fourth magnetoresistive element bridges 40c constituting the second set are provided. The midpoint of the line segment connecting 40d is defined as a midpoint B2 (see FIG. 2). At this time, in this embodiment, a straight line Y3 connecting points that are at an equal distance from a straight line Y1 passing through the middle point B1 and a straight line Y2 passing through the middle point B2 among straight lines parallel to the magnetic central axis M is the
また、本実施形態では、バイアス磁石3の磁気的中心軸Mに平行な直線のうち中点B1を通る直線Y1と中点B2を通る直線Y2との間の距離(β)が、ロータ2の歯2aの両エッジ2aa、2ab間の距離(α)と等しい構成とされている。
In this embodiment, the distance (β) between the straight line Y1 passing through the middle point B1 and the straight line Y2 passing through the middle point B2 among the straight lines parallel to the magnetic center axis M of the
第1磁気抵抗素子ブリッジ40aは、第1磁気抵抗素子40aaおよび第2磁気抵抗素子40abが直列接続されて構成されている。第2磁気抵抗素子ブリッジ40bは、第3磁気抵抗素子40baおよび第4磁気抵抗素子40bbが直列接続されて構成されている。第3磁気抵抗素子ブリッジ40cは、第5磁気抵抗素子40caおよび第6磁気抵抗素子40cbが直列接続されて構成されている。第4磁気抵抗素子ブリッジ40dは、第7磁気抵抗素子40daおよび第8磁気抵抗素子40dbが直列接続されて構成されている。これら第1〜4磁気抵抗素子ブリッジ40a〜40dは、被検出回転体であるロータ2と対向するようにセンサチップ4の一面4aに配置されている。
The first
第1磁気抵抗素子ブリッジ40aを構成する第1、2磁気抵抗素子40aa、40abは、互いに「ハの字」状となるように配置されている。より具体的には、ハの字の中心線に対して、第1磁気抵抗素子40aaが時計回りに45°の角度をなすように配置されており、第2磁気抵抗素子40abが反時計回りに45°の角度をなすように配置されている。同様に、第2〜4磁気抵抗素子ブリッジ40b〜40dを構成する第3〜8磁気抵抗素子40ba〜40dbも、それぞれ、互いに「ハの字」状になるように配置されている。
The first and second magnetoresistive elements 40aa and 40ab constituting the first
本実施形態に係る回転検出装置1では、磁性体からなる歯2aを複数備えるロータ2が回転すると、歯(山部)2aと歯以外の部分(谷部)2bとが、センサチップ4の近傍を通過し、バイアス磁石3に接近する。そして、バイアス磁石3が発生するバイアス磁界は、ロータ2の回転に伴って山部2aに引きずられるようにその磁気ベクトルの角度が変化する。このように、ロータ2が回転し、センサチップ4の近傍を通過するロータ2の部位が山部2aから谷部2bへ、また谷部2bから山部2aへと推移することに伴って、磁気ベクトルの振れ角は変化する。そして、本実施形態では、このような磁気ベクトルの変化が第1〜4磁気抵抗素子ブリッジ40a〜40dを構成する各磁気抵抗素子40aa〜40dbの抵抗値変化として感知されることで、山部2aと谷部2bとの位置情報(ロータ2の回転情報)が検出される。
In the
次に、センサチップ4の電気的な構成について、図3に示す等価回路を参照して説明する。図3に示すように、第1〜4磁気抵抗素子ブリッジ40a〜40dは、それぞれ、磁気抵抗素子40aa〜40dbが2個ずつ直列接続されたハーフブリッジとして構成されている。
Next, the electrical configuration of the
本実施形態では、第1磁気抵抗素子40aaおよび第2磁気抵抗素子40abの中点電位Vaが第1磁気抵抗素子ブリッジ40aの出力とされる。また、第3磁気抵抗素子40baおよび第4磁気抵抗素子40bbの中点電位Vbが第2磁気抵抗素子ブリッジ40bの出力とされる。
In the present embodiment, the midpoint potential Va of the first magnetoresistive element 40aa and the second magnetoresistive element 40ab is the output of the first
第1組を構成する第1、2磁気抵抗素子ブリッジ40a、40bの出力はそれぞれ第1差動増幅器41に入力され、中点電位Vaと中点電位Vbとの差動出力である第1差動出力V1(信号A1)がさらに第1比較器42に入力される。ここで、第1比較器42は、所定の第1閾値電圧Vth1に基づいて第1差動出力V1を2値化された信号(パルス信号)として出力する2値化処理を行う部分である。本実施形態では、この第1比較器42により第1差動出力V1が第1閾値電圧Vth1と比較されて、第1差動出力V1の2値化出力(信号B1)が得られる。
The outputs of the first and second magnetoresistive element bridges 40a and 40b constituting the first set are respectively input to the first
本実施形態では、図3に示すように、第1差動出力V1の処理回路としてさらに、ロータ2の各歯2aの一方側のエッジ(図2の符号2aa)を検出するための一方側エッジ検出回路が備えられている。この一方側エッジ検出回路は、第1差動出力V1の出力の最大値を検出する回路として構成されており、微分回路やカウンター回路などを有する構成とされる。ここでは一例として、一方側エッジ検出回路が微分回路43を有する構成とされている。微分回路43は、例えば、コンデンサ43aと分岐抵抗43bとを有する構成とされる周知の回路である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, as a processing circuit for the first differential output V1, one side edge for detecting one side edge (reference numeral 2aa in FIG. 2) of each
本実施形態では、この微分回路43から第1差動出力V1の微分出力(信号C1)が得られる。そして、この第1差動出力V1の微分出力は、さらに第2比較器44に入力される。この第2比較器44は、第1差動出力V1の微分出力のゼロクロス点に設定された第2閾値電圧Vth2に基づいて第1差動出力V1の微分出力の2値化処理を行う部分である。なお、本実施形態における第2比較器44は、第1比較器42に対して、その反転入力端子および非反転入力端子の設定が互いに逆となっている。本実施形態では、第1比較器42から出力される2値化出力(信号B1)と、第2比較器44から出力される2値化出力(信号D1)とが、これら2つの信号の論理積をとる論理積(AND)回路45に入力され、その論理積出力(信号E1)が得られる。
In the present embodiment, a differential output (signal C1) of the first differential output V1 is obtained from the differentiating
以上、第1組を構成する第1、2磁気抵抗素子ブリッジ40a、40bに係る処理回路の構成について説明したが、第2組を構成する第3、4磁気抵抗素子ブリッジ40c、40dに係る処理回路の構成についても同様である。 The configuration of the processing circuit related to the first and second magnetoresistive element bridges 40a and 40b constituting the first set has been described above, but the process related to the third and fourth magnetoresistive element bridges 40c and 40d constituting the second set. The same applies to the circuit configuration.
すなわち、第5磁気抵抗素子40caおよび第6磁気抵抗素子40cbの中点電位Vcが第3磁気抵抗素子ブリッジ40cの出力とされ、第7磁気抵抗素子40daおよび第8磁気抵抗素子40dbの中点電位Vdが第4磁気抵抗素子ブリッジ40dの出力とされる。
That is, the midpoint potential Vc of the fifth magnetoresistive element 40ca and the sixth magnetoresistive element 40cb is the output of the third
第2組を構成する第3、4磁気抵抗素子ブリッジ40c、40dの出力はそれぞれ第2差動増幅器46に入力され、中点電位Vcと中点電位Vdとの差動出力である第2差動出力V2(信号A2)がさらに第3比較器47に入力される。ここで、第3比較器47は、所定の第3閾値電圧Vth3に基づいて第2差動出力V2を2値化された信号(パルス信号)として出力する2値化処理を行う部分である。本実施形態では、この第3比較器47により第2差動出力V2が第3閾値電圧Vth3と比較されて、第2差動出力V2の2値化出力(信号B2)が得られる。なお、本実施形態では、第3閾値電圧Vth3が第1閾値電圧Vth1と同じ値に設定されている。
The outputs of the third and fourth magnetoresistive element bridges 40c and 40d constituting the second set are respectively input to the second
本実施形態では、図3に示すように、第2差動出力V2の処理回路としてさらに、ロータ2の各歯2aの一方と反対側の他方側のエッジ(図2の符号2ab)を検出するための他方側エッジ検出回路が備えられている。この他方側エッジ検出回路は、第2差動出力V2の出力の最大値を検出する回路として構成されており、上記の一方側エッジ検出回路の場合と同様、微分回路やカウンター回路などを有する構成とされる。ここでは一例として、他方側エッジ検出回路が微分回路43を有する構成とされている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the processing circuit for the second differential output V2 further detects the other edge (reference numeral 2ab in FIG. 2) on the opposite side to one of the
本実施形態では、この微分回路43から第2差動出力V2の微分出力(信号C2)が得られる。そして、この第2差動出力V2の微分出力は、さらに第4比較器48に入力される。この第4比較器48は、第2差動出力V2の微分出力のゼロクロス点に設定された第4閾値電圧Vth4に基づいて第2差動出力V2の微分出力の2値化処理を行う部分である。本実施形態では、第3比較器47から出力される2値化出力(信号B2)と、第4比較器48から出力される2値化出力(信号D2)とが、これら2つの信号の論理積をとる論理積(AND)回路49に入力され、その論理積出力(信号E2)が得られる。なお、本実施形態における第4比較器48は、第3比較器47に対して、その反転入力端子および非反転入力端子の設定が互いに逆となっている。また、本実施形態では、第4閾値電圧Vth4が第2閾値電圧Vth2と同じ値に設定されている。
In the present embodiment, a differential output (signal C2) of the second differential output V2 is obtained from the differentiating
本実施形態では、上記の処理により2つの論理積出力(信号E1、E2)がそれぞれ得られる。そして、詳細は後述するが、一方側エッジ検出回路により得られた論理積出力である信号E1に基づいてロータ2の歯2aの一方側のエッジ2aaを検出する。また、他方側エッジ検出回路により得られた論理積出力である信号E2に基づいてロータ2の歯2aの他方側のエッジ2abを検出する。
In the present embodiment, two logical product outputs (signals E1 and E2) are obtained by the above processing. As will be described in detail later, the edge 2aa on one side of the
図4〜6は、このような処理回路を備える回転検出装置1におけるロータ2の回転検出態様をロータ2の回転に伴うタイムチャートとして示した図である。このうち、図4(a)、図5(a)、および図6(a)は、便宜上、ロータ2の形状を直線的に示し、図4(b)〜(g)、図5(b)〜(g)、および図6(b)〜(d)は、それぞれ、ロータ2の回転に伴って図3に示す処理回路中で処理される信号の推移を示している。
4 to 6 are diagrams showing a rotation detection mode of the
まず、第1差動出力V1の処理回路について、図4に基づいて説明する。図4(b)は、第1、2磁気抵抗素子ブリッジ40a、40bのそれぞれの出力(中点電位Va、Vb)の変化の推移を示したものであり、図4(c)は、中点電位Va、Vbの差動出力である第1差動出力V1(信号A1)の変化の推移を示したものである。 First, the processing circuit of the first differential output V1 will be described with reference to FIG. FIG. 4 (b) shows changes in the outputs (midpoint potentials Va and Vb) of the first and second magnetoresistive element bridges 40a and 40b. FIG. 4 (c) The change of the 1st differential output V1 (signal A1) which is a differential output of electric potential Va and Vb is shown.
図4(c)に示すように、第1差動出力V1の変化は、同図中で実線にて示される態様で、擬似正弦波形状をもって推移する。そして、本実施形態では、このように出力される第1差動出力V1に対し、それぞれ、同図中に一点鎖線で示す所定の閾値電圧Vth1との比較のもとに、第1比較器42にて2値化処理がなされる。 As shown in FIG. 4C, the change in the first differential output V1 changes with a pseudo sine wave shape in the form indicated by the solid line in FIG. In the present embodiment, the first differential output V1 output in this way is compared with a predetermined threshold voltage Vth1 indicated by a one-dot chain line in FIG. A binarization process is performed at.
そしてその結果、図4(d)に示す態様で、第1差動出力V1と第1閾値電圧Vth1とが交差する点aおよび点bを境に論理レベルが反転するパルス状の2値化出力(信号B1)が得られるようになる。ここで、第1閾値電圧Vth1は、この閾値電圧に基づいて論理H(ハイ)レベルとなるロータ2の回転角度の範囲において、第1差動出力V1が最大値をとるような値に設定されている。
As a result, in the form shown in FIG. 4D, a pulse-like binarized output whose logic level is inverted at the point a and the point b where the first differential output V1 and the first threshold voltage Vth1 intersect. (Signal B1) is obtained. Here, the first threshold voltage Vth1 is set to a value such that the first differential output V1 takes the maximum value in the range of the rotation angle of the
一方、図4(e)は、第1差動出力V1(信号A1)が微分回路43によって微分処理された微分出力(信号C1)の推移を示したものである。この微分出力(信号C1)は、同図中に実線で示すように、第1差動出力V1の最大値となるタイミング(同図中のt5)で、いわゆるゼロクロスする態様で推移する。そして、このように出力される微分出力(信号C1)は、このゼロクロス点(同図中の符号e)に対応した同図中に一点鎖線で示す第2閾値電圧Vth2との比較のもとに、第2比較器44にて2値化処理がなされる。
On the other hand, FIG. 4E shows the transition of the differential output (signal C1) obtained by differentiating the first differential output V1 (signal A1) by the
そして、この2値化処理の結果、図4(f)に示すように、信号C1の2値化出力(信号D1)は、信号C1と閾値電圧Vth2とが交差する点eを境に論理レベルが反転するパルス信号を含むかたちで、閾値電圧Vth2のもとに2値化(パルス化)される。また、第2比較器44は、上記のように、第1比較器42とはその反転入力端子および非反転入力端子が逆に設定されている。よって、信号D1は、図4(f)に示すように、信号C1が第2閾値電圧Vth2を超えている期間、論理L(ロー)レベルとなり、逆に、信号C1が第2閾値電圧Vth2を満たさない期間、論理H(ハイ)レベルとなる。
As a result of the binarization processing, as shown in FIG. 4F, the binarized output of the signal C1 (signal D1) is logically at the point e where the signal C1 and the threshold voltage Vth2 intersect. Is binarized (pulsed) based on the threshold voltage Vth2. Further, as described above, the inverting input terminal and the non-inverting input terminal of the
このとき、点eを境に論理レベルが反転するパルスの立ち上がりエッジは、ロータ2の歯2aの一方側のエッジ2aaの位置を示すようになる。以下、このことについて説明する。点e、すなわち第1差動出力V1(信号A1)が最大値をとるタイミング(図4中ののt5)においては、ロータ2と第1、2磁気抵抗素子ブリッジ40a、40bとが図4(a)に示すような位置関係となる。すなわち、点e(t5)のタイミングにおいては、ロータ2の歯2aの一方側のエッジ2aaが、磁気的中心軸Mに平行な直線のうち中点B1を通る直線Y1と中点B2を通る直線Y2とから等しい距離にある点を結んだ直線Y3上に位置している。本実施形態では、この直線Y3を検出基準軸として、信号D1の立ち上がりエッジがロータ2の歯2aの一方側のエッジ2aaの位置に同期する。なお、本実施形態では、検出基準軸Y3が磁気的中心軸Mと同一となっている。
At this time, the rising edge of the pulse whose logic level is reversed at the point e indicates the position of the edge 2aa on one side of the
その後、こうして2値化された信号D1と第1比較器42を通じて2値化された信号B1との論理積が、論理積(AND)回路45を通じてとられる。これにより、図4(g)に示すように、点eを境に論理レベルが反転するパルスと同様、その立ち上がりエッジがロータ2の歯2aの一方側のエッジ2aaの位置に同期する論理積出力(信号E1)が得られる。そして、この論理積出力(信号E1)は後述する両エッジ検出部100に入力される。
Thereafter, a logical product of the signal D1 binarized in this way and the signal B1 binarized through the
次に、第2差動出力V2の処理回路について、図5に基づいて説明する。第2差動出力V2の処理回路では、上記したように、第1差動出力V1の処理回路の場合と同様の処理がなされるため、第2差動出力V2の処理回路についても同様の出力が得られる。従って、第2差動出力V2の処理回路においても基本的には第1差動出力V1の場合と同波形のタイムチャートとなる。図5に示すように、第2差動出力V2の処理回路では、第1差動出力V1の場合と同波形であるが、第1差動出力V1の処理回路におけるタイムチャートに対して一定時間だけ位相がずれたタイムチャートとなっている。 Next, a processing circuit for the second differential output V2 will be described with reference to FIG. As described above, the processing circuit of the second differential output V2 performs the same processing as that of the processing circuit of the first differential output V1, and therefore the same output is applied to the processing circuit of the second differential output V2. Is obtained. Accordingly, the processing circuit for the second differential output V2 basically has a time chart having the same waveform as that for the first differential output V1. As shown in FIG. 5, the processing circuit of the second differential output V2 has the same waveform as the case of the first differential output V1, but is a fixed time with respect to the time chart in the processing circuit of the first differential output V1. The time chart is only out of phase.
第1差動出力V1の処理回路における信号C1、D1の場合と同様に、第2差動出力V2の処理回路においても、第3比較器47の2値化処理により、図5(e)に示すような微分出力(信号C2)が得られる。そして、この微分出力(信号C2)は、同図中に一点鎖線で示すこのゼロクロス点fに対応した第4閾値電圧Vth4との比較のもとに、第4比較器48にて2値化処理がなされる。
As in the case of the signals C1 and D1 in the processing circuit of the first differential output V1, the processing circuit of the second differential output V2 also performs the binarization processing of the
そして、この2値化処理の結果、図5(f)に示すように、信号C2の2値化出力(信号D2)は、信号C2と閾値電圧Vth4とが交差する点fを境に論理レベルが反転するパルス信号を含むかたちで、閾値電圧Vth4のもとに2値化(パルス化)される。 As a result of the binarization processing, as shown in FIG. 5F, the binarized output of the signal C2 (signal D2) has a logical level at the point f where the signal C2 and the threshold voltage Vth4 intersect. Is binarized (pulsed) based on the threshold voltage Vth4.
このとき、点fを境に論理レベルが反転するパルスの立ち上がりエッジは、ロータ2の歯2aの他方側のエッジ2abの位置を示すようになる。以下、このことについて説明する。点f、すなわち第2差動出力V2(信号A2)が最大値をとるタイミング(図5中のt6)においては、ロータ2の歯2aと第3、4磁気抵抗素子ブリッジ40c、40dとが図5(a)に示すような位置関係となる。すなわち、点f(t6)のタイミングにおいては、ロータ2の歯2aの他方側のエッジ2abが、検出基準軸Y3上に位置している。このため、信号D2の立ち上がりエッジがロータ2の歯2aの他方側のエッジ2abの位置に同期することとなる。
At this time, the rising edge of the pulse whose logic level is reversed at the point f indicates the position of the edge 2ab on the other side of the
その後、こうして2値化された信号D2と第3比較器47を通じて2値化された信号B2との論理積が、論理積(AND)回路49を通じてとられる。これにより、図5(g)に示すように、点fを境に論理レベルが反転するパルスと同様、その立ち上がりエッジがロータ2の歯2aの他方側のエッジ2abの位置に同期する論理積出力(信号E2)が得られる。そして、この論理積出力(信号E2)は、論理積出力(信号E1)と同様、後述する両エッジ検出部100に入力される。
Thereafter, a logical product of the signal D2 binarized in this way and the signal B2 binarized through the
上記の処理により出力された2つの論理積出力(信号E1、E2)は、上記したように、それぞれ、両エッジ検出部100に入力される。両エッジ検出部100は、信号E1、E2に基づいて、ロータ2の歯2aの一方側のエッジ2aaおよび他方側のエッジ2abを検出するための回路等である。例えば本実施形態では、両エッジ検出部100が、信号E1、E2のそれぞれの立ち上がりにより論理レベルが入れ替わる信号Fを出力する構成とされている(図6(d)を参照)。よって、本実施形態では、この両エッジ検出部100を通じて、信号E1、E2のそれぞれの立ち上がりにより論理レベルが入れ替わる信号Fが得られる。
The two logical product outputs (signals E1 and E2) output by the above processing are respectively input to both
本実施形態では、こうして最終的に得られる本回転検出装置1としてのセンサ出力(信号F)が、ロータ2の歯2aの両エッジ2aa、2abが通過する毎にこれと同期して論理レベルが入れ替わり、いわば両エッジ通過情報を示すパルス信号となる。
In the present embodiment, the sensor output (signal F) as the
以上、本実施形態に係る回転検出装置1の構成について説明した。次に、本実施形態に係る回転検出装置1の作用および効果について説明する。
The configuration of the
上記で説明したように、本実施形態に係る回転検出装置1では、センサチップ4が、その一面4aにおいて、第1〜4磁気抵抗素子ブリッジ40a〜40dを備える構成とされている。第1〜4磁気抵抗素子ブリッジ40a〜40dは、バイアス磁石3の磁気的中心軸Mに対する径方向に平行な直線Xの方向において互いに離されるように、順に配置されている。本実施形態ではさらに、第1組を構成する第1、2磁気抵抗素子ブリッジ40a、40bが、直線Y3を対称軸として、第2組を構成する第3、4磁気抵抗素子ブリッジ40c、40dに対して対称となる位置に配置されている。本実施形態では、特に、第1〜4磁気抵抗素子ブリッジ40a〜40dが、バイアス磁石3の磁気的中心軸Mに対する径方向に平行な直線X上に配置されている。また、本実施形態では、バイアス磁石3の磁気的中心軸Mに平行な直線のうち中点B1を通る直線(Y1)と中点B2を通る直線(Y2)との間の距離(β)が、ロータ2の歯2aの両エッジ2aa、2ab間の距離(α)と等しい構成とされている。ここで、直線Y3は、バイアス磁石3の磁気的中心軸Mに平行な直線のうち中点B1を通る直線Y1と中点B2を通る直線Y2とから等しい距離にある点を結んだ直線である。また、中点B1は、第1組を構成する第1、2磁気抵抗素子ブリッジ40a、40b間を結んだ線分の中点であり、中点B2は、第2組を構成する第3、4磁気抵抗素子ブリッジ40c、40d間を結んだ線分の中点である。
As described above, in the
このような構成とされていることにより、本実施形態では、直線Y3(磁気的中心軸M)を検出基準軸として、ロータ2の歯2aの両エッジ2aa、2abを検出することができる。より具体的には、第1組を構成する第1、2磁気抵抗素子ブリッジ40a、40bの出力の差である第1差動出力V1の最大値に基づいて一方側のエッジ2aaを検出することができる。また、第2組を構成する第3、4磁気抵抗素子ブリッジ40c、40dの出力の差である第2差動出力V2の最大値に基づいて他方側のエッジ2abを検出することができる。
With this configuration, in the present embodiment, both edges 2aa and 2ab of the
ここで、第1、2差動出力V1、V2が最大値をとるタイミング(図6のt5、t6)は、エアギャップや環境温度が変動しても、ほとんど変動せずほぼ一定である。このため、本実施形態に係る回転検出装置1によれば、エアギャップの相違もしくは環境温度の相違による「機械的−電気的角度差」が生じ難く、検出基準軸上にロータ2の歯2aが位置しているタイミングを正確に検出することができる。
Here, the timings at which the first and second differential outputs V1 and V2 take the maximum value (t5 and t6 in FIG. 6) are almost constant even if the air gap and the environmental temperature fluctuate. For this reason, according to the
なお、本実施形態では、上記したように第1〜4磁気抵抗素子ブリッジ40a〜40dの全てが直線X上に配置されていることにより、検出基準軸が直線Y3(磁気的中心軸M)と一致することとなっている。第1〜4磁気抵抗素子ブリッジ40a〜40dのうち一個でも直線X上以外の位置に配置されている場合には、検出基準軸が直線Y3と一致しない。すなわち、この場合には、各差動出力V1、V2が最大値をとるタイミングにおけるロータ2の歯2aの両エッジ2aa、2abの位置が、直線Yからずれてしまうこととなる。しかしながら、この場合でも、第1組を構成する磁気抵抗素子ブリッジ40a、40bが、直線Y3を対称軸として、第2組を構成する磁気抵抗素子ブリッジ40c、40dに対して対称となる位置に配置されてさえいれば、両エッジ2aa、2abを検出できる。
In the present embodiment, since all of the first to fourth magnetoresistive element bridges 40a to 40d are arranged on the straight line X as described above, the detection reference axis is the straight line Y3 (magnetic central axis M). It is supposed to match. When at least one of the first to fourth magnetoresistive element bridges 40a to 40d is arranged at a position other than the straight line X, the detection reference axis does not coincide with the straight line Y3. That is, in this case, the positions of the two edges 2aa and 2ab of the
すなわち、例えば図7に示すように、第2、3磁気抵抗素子ブリッジ40b、40cを磁気的中心軸Mの方向にずらした配置とした場合でも、直線Y3とは別の軸を検出基準軸として、ロータ2の歯2aの両エッジ2aa、2abを検出することができる。この場合も、上記したように第1〜4磁気抵抗素子ブリッジ40a〜40dが対称位置に配置されているため、第1差動出力V1の波形と第2差動出力V2の波形は、ずらす前の場合と同様、互いに同形であり、かつ、同じ位相差となる。よって、この場合でも、第1差動出力V1が最大値をとるタイミングから第2差動出力V2が最大値をとるタイミングまでの時間は、ずらす前の場合と同一となる。このため、第2、3磁気抵抗素子ブリッジ40b、40cを上記のようにずらした場合でも、検出基準軸は直線Y3と一致しないものの、別の検出基準軸を基準として両エッジ2aa、2abを検出することができるということである。
That is, for example, as shown in FIG. 7, even when the second and third magnetoresistive element bridges 40b and 40c are arranged in the direction of the magnetic central axis M, an axis different from the straight line Y3 is used as a detection reference axis. Both edges 2aa and 2ab of the
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について図8を参照して説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して、第1〜4磁気抵抗素子ブリッジ40a〜40dの配置を変更したものである。本実施形態では、第1、3磁気抵抗素子ブリッジ40a、40cを第1組とし、第2、4磁気抵抗素子ブリッジ40b、40dを第2組としている。そして、本実施形態では、第1組を構成する第1、3磁気抵抗素子ブリッジ40a、40cの出力の差を第1差動出力V1とし、第2組を構成する第2、4磁気抵抗素子ブリッジ40b、40dの出力の差を第2差動出力V2としている。その他に関しては第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the arrangement of the first to fourth magnetoresistive element bridges 40a to 40d is changed with respect to the first embodiment. In the present embodiment, the first and third magnetoresistive element bridges 40a and 40c are a first set, and the second and fourth magnetoresistive element bridges 40b and 40d are a second set. In this embodiment, the difference between the outputs of the first and third magnetoresistive element bridges 40a and 40c constituting the first set is defined as the first differential output V1, and the second and fourth magnetoresistive elements constituting the second set. The difference between the outputs of the
本実施形態では、第1組を構成する第1、3磁気抵抗素子ブリッジ40a、40c間を結んだ線分の中点を中点B1とし、第2組を構成する第2、4磁気抵抗素子ブリッジ40b、40d間を結んだ線分の中点を中点B2とする(図8を参照)。本実施形態では、このように中点B1、B2をとったとき、第1実施形態と同様、磁気的中心軸Mに平行な直線のうち中点B1を通る直線Y1と中点B2を通る直線Y2とから等しい距離にある点を結んだ直線Y3が磁気的中心軸M上に位置する構成とされている。また、第1〜4磁気抵抗素子ブリッジ40a〜40dが、磁気的中心軸Mに平行な直線のうち中点B1を通る直線Y1と中点B2を通る直線Y2とから等しい距離にある点を結んだ直線Y3を対称軸として、線対称となるように配置されている。より具体的には、第1実施形態とは異なり、第1組を構成する第1、3磁気抵抗素子ブリッジ40a、40cが、直線Y3を対称軸として、第2組を構成する第2、4磁気抵抗素子ブリッジ40b、40dに対して対称となる位置に配置されている。また、第1実施形態と同様、第1〜4磁気抵抗素子ブリッジ40a〜40dが、バイアス磁石3の磁気的中心軸Mに対する径方向に平行な直線X上に配置されている。また、第1実施形態と同様、バイアス磁石3の磁気的中心軸Mに平行な直線のうち中点B1を通る直線Y1と中点B2を通る直線Y2との間の距離(β)が、ロータ2の歯2aの両エッジ2aa、2ab間の距離(α)と等しい構成とされている。
In the present embodiment, the midpoint of the line segment connecting the first and third magnetoresistive element bridges 40a and 40c constituting the first set is defined as a middle point B1, and the second and fourth magnetoresistive elements constituting the second set. The midpoint of the line segment connecting the
このような構成とされていることにより、本実施形態においても、第1組を構成する磁気抵抗素子ブリッジの出力である第1差動出力V1が最大値をとるタイミングにおいて、ロータ2の歯2aの一方側のエッジ2aaが直線Y3上に位置する。また、第2組を構成する磁気抵抗素子ブリッジの出力である第2差動出力V2が最大値をとるタイミングにおいて、他方側のエッジ2abが直線Y3上に位置する。
By adopting such a configuration, also in the present embodiment, at the timing when the first differential output V1 that is the output of the magnetoresistive element bridge constituting the first set takes the maximum value, the
このため、本実施形態においても、この直線Y3(磁気的中心軸M)を検出基準軸として、ロータ2の歯2aの両エッジ2aa、2abを検出することができる。より具体的には、第1組を構成する第1、3磁気抵抗素子ブリッジ40a、40cの出力の差である第1差動出力V1の最大値に基づいて一方側のエッジ2aaを検出することができる。また、第2組を構成する第2、4磁気抵抗素子ブリッジ40b、40dの出力の差である第2差動出力V2の最大値に基づいて他方側のエッジ2abを検出することができる。
Therefore, also in the present embodiment, both edges 2aa and 2ab of the
そして、本実施形態に係る回転検出装置1によれば、第1実施形態と同様、エアギャップの相違もしくは環境温度の相違による「機械的−電気的角度差」が生じ難く、検出基準軸上にロータ2の歯2aが位置しているタイミングを正確に検出することができる。
Then, according to the
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について図9を参照して説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して、第4磁気抵抗素子ブリッジ40dを削除して、第1〜3磁気抵抗素子ブリッジ40a〜40cの配置を変更したものである。本実施形態では、第1、2磁気抵抗素子ブリッジ40a、40bを第1組とし、第2、3磁気抵抗素子ブリッジ40b、40cを第2組としている。このように、本実施形態では、第1組と第2組とで共通の磁気抵抗素子ブリッジ40bをとることとしている。そして、本実施形態では、第1組を構成する第1、2磁気抵抗素子ブリッジ40a、40bの出力の差を第1差動出力V1とし、第2組を構成する第2、3磁気抵抗素子ブリッジ40b、40cの出力の差を第2差動出力V2としている。その他に関しては第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the fourth
本実施形態では、第1組を構成する第1、2磁気抵抗素子ブリッジ40a、40b間を結んだ線分の中点を中点B1とし、第2組を構成する第2、3磁気抵抗素子ブリッジ40b、40c間を結んだ線分の中点を中点B2とする(図9を参照)。本実施形態では、このように中点B1、B2をとったとき、第1実施形態と同様、磁気的中心軸Mに平行な直線のうち中点B1を通る直線Y1と中点B2を通る直線Y2とから等しい距離にある点を結んだ直線Y3が磁気的中心軸M上に位置する構成とされている。また、第1〜3磁気抵抗素子ブリッジ40a〜40cが、磁気的中心軸Mに平行な直線のうち中点B1を通る直線Y1と中点B2を通る直線Y2とから等しい距離にある点を結んだ直線Y3を対称軸として、線対称となるように配置されている。より具体的には、第1実施形態とは異なり、第1組を構成する第1、2磁気抵抗素子ブリッジ40a、40bが、直線Y3を対称軸として、第2組を構成する第2、3磁気抵抗素子ブリッジ40b、40cに対して対称となる位置に配置されている。また、第1実施形態と同様、第1〜3磁気抵抗素子ブリッジ40a〜40cが、バイアス磁石3の磁気的中心軸Mに対する径方向に平行な直線X上に配置されている。また、第1実施形態と同様、バイアス磁石3の磁気的中心軸Mに平行な直線のうち中点B1を通る直線Y1と中点B2を通る直線Y2との間の距離(β)が、ロータ2の歯2aの両エッジ2aa、2ab間の距離(α)と等しい構成とされている。
In the present embodiment, the midpoint of the line segment connecting the first and second magnetoresistive element bridges 40a and 40b constituting the first set is defined as a midpoint B1, and the second and third magnetoresistive elements constituting the second set. The midpoint of the line segment connecting the
このような構成とされていることにより、本実施形態においても、第1組を構成する磁気抵抗素子ブリッジの出力である第1差動出力V1が最大値をとるタイミングにおいて、ロータ2の歯2aの一方側のエッジ2aaが直線Y3上に位置する。また、第2組を構成する磁気抵抗素子ブリッジの出力である第2差動出力V2が最大値をとるタイミングにおいて、他方側のエッジ2abが直線Y3上に位置する。
By adopting such a configuration, also in the present embodiment, at the timing when the first differential output V1 that is the output of the magnetoresistive element bridge constituting the first set takes the maximum value, the
このため、本実施形態においても、この直線Y3(磁気的中心軸M)を検出基準軸として、ロータ2の歯2aの両エッジ2aa、2abを検出することができる。より具体的には、第1組を構成する第1、2磁気抵抗素子ブリッジ40a、40bの出力の差である第1差動出力V1の最大値に基づいて一方側のエッジ2aaを検出することができる。また、第2組を構成する第2、3磁気抵抗素子ブリッジ40b、40cの出力の差である第2差動出力V2の最大値に基づいて他方側のエッジ2abを検出することができる。
Therefore, also in the present embodiment, both edges 2aa and 2ab of the
そして、本実施形態に係る回転検出装置1によれば、第1実施形態の場合よりも少ない3個の磁気抵抗素子ブリッジ40a〜40cを設けるだけで、第1実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、3個の磁気抵抗素子ブリッジ40a〜40cを設けるだけで、エアギャップの相違もしくは環境温度の相違による「機械的−電気的角度差」が生じ難く、検出基準軸上にロータ2の歯2aが位置しているタイミングを正確に検出することができる。
And according to the
(他の実施形態)
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be appropriately changed within the scope described in the claims.
上記第1実施形態にて説明したことから明らかなように、本発明に係る回転検出装置1において、第1〜4磁気抵抗素子ブリッジ40a〜40dの全てが直線X上に配置されていることは必須要件とはならない。よって、上記第2、3実施形態において、第1〜4磁気抵抗素子ブリッジ40a〜40dのうち一部が直線X上以外の位置に配置されている構成としてもよい。例えば、上記第3実施形態において、第1〜3磁気抵抗素子ブリッジ40a〜40cを図10に示すような配置としてもよい。この場合でも、検出基準軸は直線Y3と一致しないものの、別の検出基準軸を基準として両エッジ2aa、2abを検出することができる。
As is clear from the description in the first embodiment, in the
また、本発明では、磁気センサ4によりロータ2の回転に連動して回転させられるロータ2の歯2aの通過を検出できれば良い。このため、ロータ2としては、外周面が磁性体からなる歯2aの部分と歯2aの間に位置する部分が交互に繰り返される磁気抵抗の異なる構造であれば良い。つまり、ロータ2としては、外縁部が凹凸とされることで外周面が磁性体となる凸部と非磁性体となる空間で構成されたもののみでなく、外周面が磁性体となる部分と非磁性体となる絶縁体で構成されたロータ等も含まれる。
In the present invention, it is only necessary to detect the passage of the
2 ロータ
2a 歯
2aa 一方側のエッジ
2ab 他方側のエッジ
3 バイアス磁石
4 センサチップ
40a 第1磁気抵抗素子ブリッジ
40b 第2磁気抵抗素子ブリッジ
40c 第3磁気抵抗素子ブリッジ
40d 第4磁気抵抗素子ブリッジ
2
Claims (4)
一面(4a)を有し、この一面において、前記ロータの歯に向かうバイアス磁界の磁気ベクトルに応じて出力値が変化する磁気抵抗素子(40a、40b、40c、40d)が少なくとも3個以上備えられたセンサチップ(4)と、を有する構成とされており、
前記ロータの回転に伴うバイアス磁界の磁気ベクトルの変化を前記磁気抵抗素子の抵抗値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3個以上の磁気抵抗素子は、前記バイアス磁石の磁気的中心軸(X)に対する径方向に平行な直線の方向において互いに離されるように、順に配置されており、
前記3個以上の磁気抵抗素子のなかから2個の磁気抵抗素子の組を2組とった場合に、
前記バイアス磁石の磁気的中心軸に平行な直線のうち、前記2組の一方の組の前記2個の磁気抵抗素子間を結んだ線分の中点(B1)を通る第1直線(Y1)と、前記2組の他方の組の前記2個の磁気抵抗素子間を結んだ線分の中点(B2)を通る第2直線(Y2)と、から等しい距離にある点を結んだ第3直線(Y3)が、前記バイアス磁石の磁気的中心軸上に位置する構成とされており、
前記2組のうち一方の組の前記2個の磁気抵抗素子が、前記第3直線を対称軸として、前記2組のうち他方の組の前記2個の磁気抵抗素子に対して対称となる位置に配置された構成とされており、
前記バイアス磁石の磁気的中心軸に平行な直線のうち前記第1直線と前記第2直線との間の距離が、前記ロータの歯の両エッジ(2aa、2ab)間の距離と等しい構成とされており、
前記2組のうち一方の組の前記2個の磁気抵抗素子間の出力の差を第1差動出力(Vb−Va)とし、前記2組のうち他方の組の前記2個の磁気抵抗素子間の出力の差を第2差動出力(Vd−Vc)として、
前記第1差動出力の最大値に基づいて前記ロータの歯のうちの一方のエッジ(2aa)を検出すると共に、前記第2差動出力の最大値に基づいて前記ロータの歯のうちの一方と反対側の他方のエッジ(2ab)を検出することを特徴とする回転検出装置。 A bias magnet (3) for generating a bias magnetic field toward the teeth of the rotor (2) having a plurality of teeth (2a) made of a magnetic material;
And having at least three magnetoresistive elements (40a, 40b, 40c, 40d) whose output values change according to the magnetic vector of the bias magnetic field directed to the teeth of the rotor. And a sensor chip (4).
In the rotation detection device for detecting the rotation mode of the rotor by sensing the change in the magnetic vector of the bias magnetic field accompanying the rotation of the rotor as the resistance value change of the magnetoresistive element,
The three or more magnetoresistive elements are sequentially arranged so as to be separated from each other in the direction of a straight line parallel to the radial direction with respect to the magnetic central axis (X) of the bias magnet,
When two sets of two magnetoresistive elements are taken out of the three or more magnetoresistive elements,
Of the straight lines parallel to the magnetic central axis of the bias magnet, the first straight line (Y1) passing through the midpoint (B1) of the line segment connecting the two magnetoresistive elements of one of the two sets. And a second straight line (Y2) passing through the middle point (B2) of the line segment connecting the two magnetoresistive elements of the other set of the two sets, and a third point connecting points that are at equal distances A straight line (Y3) is configured to be located on the magnetic central axis of the bias magnet,
The two magnetoresistive elements of one set of the two sets are symmetrical with respect to the two magnetoresistive elements of the other set of the two sets, with the third straight line as the axis of symmetry. It is assumed that the configuration is arranged in
Of the straight lines parallel to the magnetic central axis of the bias magnet, the distance between the first straight line and the second straight line is equal to the distance between both edges (2aa, 2ab) of the teeth of the rotor. And
A difference in output between the two magnetoresistive elements in one of the two sets is defined as a first differential output (Vb−Va), and the two magnetoresistive elements in the other of the two sets. The difference in output between the second differential output (Vd-Vc),
One edge (2aa) of the rotor teeth is detected based on the maximum value of the first differential output, and one of the rotor teeth is detected based on the maximum value of the second differential output. And a rotation detecting device for detecting the other edge (2ab) on the opposite side.
前記第1磁気抵抗素子と前記第2磁気抵抗素子を前記2組のうち一方の組として、前記第3磁気抵抗素子と前記第4磁気抵抗素子を前記2組のうち他方の組とした請求項1に記載の回転検出装置。 The three or more magnetoresistive elements are four elements including a first magnetoresistive element (40a), a second magnetoresistive element (40b), a third magnetoresistive element (40c), and a fourth magnetoresistive element (40d). The first magnetoresistive element, the second magnetoresistive element, the third magnetoresistive element, the first magnetoresistive element in a linear direction parallel to the radial direction with respect to the magnetic central axis of the bias magnet. 4 magnetoresistive elements are arranged in this order,
The first magnetoresistive element and the second magnetoresistive element are set as one of the two sets, and the third magnetoresistive element and the fourth magnetoresistive element are set as the other of the two sets. The rotation detection device according to 1.
前記第1磁気抵抗素子と前記第3磁気抵抗素子を前記2組のうち一方の組として、前記第2磁気抵抗素子と前記第4磁気抵抗素子を前記2組のうち他方の組とした請求項1に記載の回転検出装置。 The three or more magnetoresistive elements are four elements including a first magnetoresistive element (40a), a second magnetoresistive element (40b), a third magnetoresistive element (40c), and a fourth magnetoresistive element (40d). The first magnetoresistive element, the second magnetoresistive element, the third magnetoresistive element, the first magnetoresistive element in a linear direction parallel to the radial direction with respect to the magnetic central axis of the bias magnet. 4 magnetoresistive elements are arranged in this order,
The first magnetoresistive element and the third magnetoresistive element are set as one of the two sets, and the second magnetoresistive element and the fourth magnetoresistive element are set as the other of the two sets. The rotation detection device according to 1.
前記第1磁気抵抗素子と前記第2磁気抵抗素子を前記2組のうち一方の組として、前記第2磁気抵抗素子と前記第3磁気抵抗素子を前記2組のうち他方の組とした請求項1に記載の回転検出装置。 The three or more magnetoresistive elements include three magnetoresistive elements including a first magnetoresistive element (40a), a second magnetoresistive element (40b), and a third magnetoresistive element (40c), The first magnetoresistive element, the second magnetoresistive element, and the third magnetoresistive element are arranged in this order in a linear direction parallel to the radial direction with respect to the magnetic central axis of the bias magnet,
The first magnetoresistive element and the second magnetoresistive element are one of the two sets, and the second magnetoresistive element and the third magnetoresistive element are the other of the two sets. The rotation detection device according to 1.
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KR20220128333A (en) | 2019-12-25 | 2022-09-20 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Negative active material, negative electrode and secondary battery including the negative active material |
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