JP4506960B2 - 移動体位置検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気抵抗効果素子を用いて磁性材との相対移動に伴う磁界変化を検出する検出装置に係り、特に工業用工作機械等に用いられる軟磁性材と磁気抵抗効果素子との相対移動情報を得る場合等に用いて好適な移動体位置検出装置に関するものである。

従来の移動体位置検出装置は、回転情報を得る場合に、図１２のように円周に一定間隔のピッチで所定数の歯（凸部）１ａを設けた第１軟磁性材回転体１と、これと一体となって回転する、円周の一部に切欠部２ａを設けた第２軟磁性材回転体２とを用い、第１軟磁性材回転体１に対向してこれより９０°位相差２信号（Ａ相及びＢ相）を得る第１の磁気抵抗効果素子３と、第２軟磁性材回転体２に対向してこれより原点信号（Ｚ相）を得る第２の磁気抵抗効果素子４とを備えている。そして、第１及び第２の磁気抵抗効果素子３，４の背後にそれぞれバイアス磁石５，６を配置している。バイアス磁石５，６の磁極方向は、回転体１，２の外周面に対して垂直に磁界を発生させる向きに配置する。なお、図１２の従来装置で使用されている磁気抵抗効果素子は強度検知型の磁気抵抗効果素子である。

上記従来装置と同様の構成は下記特許文献１に開示されている。
特開平１０−２６００６１号公報

従来の移動体位置検出装置では、図１２のように、９０°位相差２信号を得るための第１の磁気抵抗効果素子と原点信号を得るための第２の磁気抵抗効果素子それぞれの背後に１個ずつバイアス磁石を配置するか、もしくは、第１及び第２の磁気抵抗効果素子それぞれの背後にわたって大きな磁石を配置することが必要である。そのためセンサ形状は大きくなり、コストも高くなる。

また、強度検知型の磁気抵抗効果素子を用いているため、抵抗変化率は外部磁界の強さに依存する。このため、(1)磁気抵抗効果素子の抵抗値バラツキ、(2)磁気抵抗効果素子の感度（抵抗変化率）バラツキ、(3)バイアス磁石の発生磁界強度バラツキ、(4)軟磁性材回転体−磁気抵抗素子間ギャップのバラツキ等に起因して検出出力波形が変動してしまう問題がある。

本発明は、上記の点に鑑み、磁気抵抗効果素子としてベクトル検知型磁気抵抗効果素子を用いることで、各種バラツキに影響されることなく移動情報（Ａ相及びＢ相）を得るベクトル検知型磁気抵抗効果素子と原点情報（Ｚ相）を得るベクトル検知型磁気抵抗効果素子から必要な信号を得ることができるとともに、バイアス磁石の配置を合理化して、バイアス磁石の小型化や、コスト低減を図り得る移動体位置検出装置を提供することを目的とする。

本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。

上記目的を達成するために、本発明に係る第１の移動体位置検出装置は、一定の間隔で凸部又は凹部を有する第１の磁性材と、該第１の磁性材に対して一定位置関係を保つ少なくとも１つの凸部又は凹部を有する第２の磁性材と、前記第１の磁性材に対向して移動情報を得る第１のベクトル検知型磁気抵抗効果素子と、前記第２の磁性材に対向して原点情報を得る第２のベクトル検知型磁気抵抗効果素子と、磁界を発生するバイアス磁石とを有し、前記第１及び第２の磁性材と前記第１及び第２のベクトル検知型磁気抵抗効果素子との相対位置を検出する構成であって、
前記バイアス磁石は、前記第１及び第２の磁性材が存在しないときに前記第１及び第２のベクトル検知型磁気抵抗効果素子それぞれの感磁面に平行な磁界成分を主に有し、かつ各ベクトル検知型磁気抵抗効果素子のピン層磁化方向に略垂直に磁束が発生するように配置されたことを特徴としている。

本発明に係る第２の移動体位置検出装置は、一定の間隔で凸部又は凹部を有する第１部分及び少なくとも１つの凸部又は凹部を有する第２部分をもつ磁性材と、前記第１部分に対向して移動情報を得る第１のベクトル検知型磁気抵抗効果素子と、前記第２部分に対向して原点情報を得る第２のベクトル検知型磁気抵抗効果素子と、磁界を発生するバイアス磁石とを有し、前記第１部分及び第２部分をもつ磁性材と前記第１及び第２のベクトル検知型磁気抵抗効果素子との相対位置を検出する構成であって、
前記バイアス磁石は、前記第１部分及び第２部分をもつ磁性材が存在しないときに前記第１及び第２のベクトル検知型磁気抵抗効果素子それぞれの感磁面に平行な磁界成分を主に有し、かつ各ベクトル検知型磁気抵抗効果素子のピン層磁化方向に略垂直に磁束が発生するように配置されたことを特徴としている。

前記移動体位置検出装置において、前記バイアス磁石は、前記磁性材との相対移動方向に垂直かつ前記磁性材の凸部又は凹部を有する面に平行な方向において、前記第１のベクトル検知型磁気抵抗効果素子と前記第２のベクトル検知型磁気抵抗効果素子との間に少なくとも１個配置されているとよい。

前記移動体位置検出装置において、前記バイアス磁石に軟磁性体が付加された構成であってもよい。

前記第１のベクトル検知型磁気抵抗効果素子による前記移動情報の検出出力波形が略正弦波であるとよい。

前記ベクトル検知型磁気抵抗効果素子は、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子であるとよい。

本発明に係る移動体位置検出装置によれば、移動情報（Ａ相及びＢ相）及び原点情報（Ｚ相）を得る磁気抵抗効果素子としてベクトル検知型磁気抵抗効果素子を用い、相対移動する磁性材が存在しないときに各ベクトル検知型磁気抵抗効果素子それぞれの感磁面に平行な磁界成分を主に有し、かつそれらのピン層磁化方向に略垂直に磁束が発生するようにバイアス磁石を配置することで、各種バラツキ（磁気抵抗効果素子の感度バラツキ、バイアス磁石の発生磁界強度バラツキ、磁性材−磁気抵抗効果素子間ギャップのバラツキ等）に影響されることなく所望の移動情報及び原点情報の検出信号を得ることができる。

また、移動情報（Ａ相及びＢ相）を得るベクトル検知型磁気抵抗効果素子及び原点情報（Ｚ相）を得るベクトル検知型磁気抵抗効果素子にバイアス磁界を印加するバイアス磁石の配置を合理化して、バイアス磁石の小型化、ひいては全体形状の小型化や、コスト低減を図ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態として、移動体位置検出装置の実施の形態を図面に従って説明する。

図１は本発明に係る移動体位置検出装置の実施の形態１であって、軟磁性材移動体として軟磁性材回転体の移動（回転）情報及び原点情報を得るための回転センサを構成した場合を示す。

図１（Ａ）において、第１軟磁性材回転体１は、円周となっている外周面に一定間隔の配列ピッチＰで所定数の歯（凸部）１ａを設けた構成であり、これと一定位置関係を保つ（一体となって回転する）第２軟磁性材回転体２は、円周となっている外周面の一部に切欠部２ａを設けた構成である。

第１軟磁性材回転体１に対向してこれより９０°位相差２信号（Ａ相及びＢ相）を得るための第１の磁気抵抗効果素子として、第１のスピンバルブ型巨大磁気抵抗素子（以下、ＳＶ−ＧＭＲ素子）群１０が配置されている。また、第２軟磁性材回転体２に対向してこれより原点信号（Ｚ相）を得るための第２の磁気抵抗効果素子として、第２のＳＶ−ＧＭＲ素子群２０が配置されている。また、第１及び第２のＳＶ−ＧＭＲ素子群１０，２０にバイアス磁界を印加するために１個のバイアス磁石１５を配置している。

ここでは、図１（Ｂ）に示すように、第１のＳＶ−ＧＭＲ素子群１０として２対のＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４を用い、第２のＳＶ−ＧＭＲ素子群２０として１対のＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ５，Ｒ６を用いている。なお、図１では解りやすくするためにＳＶ−ＧＭＲ１〜６をバイアス磁石１５に比較して大きく図示したが、実際には微小寸法である。

第１のＳＶ−ＧＭＲ素子群１０としての２対のＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４は、第１軟磁性材回転体１の外周面に対向し、そのうち一方のＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ１，Ｒ２の対は前記外周面に対向する同一平面（回転体１の移動方向に平行な面）上にあり、かつ回転体１の移動方向に略垂直方向でかつ回転体１の厚み方向（つまり凸部を有する面に平行な方向）に配列されている。ＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ１，Ｒ２のピン層磁化方向は回転体１の移動方向に対して互いに略順方向と略逆方向を向くように配置されている。

他方のＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ３，Ｒ４の対も回転体１の外周面に対向する同一平面（回転体１の移動方向に平行な面）上にあり、かつ回転体１の移動方向に略垂直方向（回転体１の厚み方向に）に配列されていて、ＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ１，Ｒ２の対から回転体１の移動方向に配列間隔Ｌだけ離れた位置となっている。但し、配列間隔Ｌは、回転体１の歯１ａの配列ピッチをＰとしたとき、
Ｌ＝ｎＰ±Ｐ／４ （ｎは整数） …(1)
である。なお、ＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ３，Ｒ４のピン層磁化方向も回転体１の移動方向に対して互いに略順方向と略逆方向を向くように配置されている。

第２のＳＶ−ＧＭＲ素子群２０として１対のＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ５，Ｒ６は、第２軟磁性材回転体２の外周面に対向する同一平面（回転体２の移動方向に平行な面）上にあり、かつ回転体２の移動方向に略垂直方向（回転体２の厚み方向に）に配列されている。ＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ５，Ｒ６のピン層磁化方向は回転体２の移動方向に対して互いに略順方向と略逆方向を向くように配置されている。

バイアス磁界発生用のバイアス磁石１５は、第１及び第２軟磁性材回転体１，２の移動方向に垂直な厚み方向において、第１のＳＶ−ＧＭＲ素子群１０（２対のＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ４）と第２のＳＶ−ＧＭＲ素子群２０（１対のＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ５，Ｒ６）との間に１個配置されている。そして、第１及び第２回転体１，２が存在しないときに、ＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ６位置での磁界が当該ＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ６の感磁面に平行な磁界成分を主に有し、かつ各ＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ６のピン層磁化方向に略垂直な磁束を発生する磁極配置（例えば、磁極面１５ａが前記感磁面に略垂直）となっている。なお、バイアス磁石１５がＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ１〜Ｒ６の感磁面と回転体１，２の外周面間のギャップにはみ出さないように、バイアス磁石１５の側面１５ｂは前記感磁面と同一平面上にあるか、やや後退した位置となっている。

図２（Ａ）のように、対をなすＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ１，Ｒ２の直列接続及び対をなすＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ３，Ｒ４の直列接続に対して供給電圧Ｖｉｎが供給され、ＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ１，Ｒ２の接続点とアース（ＧＮＤ）間の電圧が図２（Ｂ）のＡ相の検出出力として得られるとともに、ＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ３，Ｒ４の接続点とアース間の電圧がＢ相（Ａ相に対して位相が９０°ずれている）の検出出力として得られるようになっている（動作原理については以下の図４及び図５で説明する。）。

また、図３（Ａ）のように、対をなすＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ５，Ｒ６の直列接続に対して供給電圧Ｖｉｎが供給され、ＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ５，Ｒ６の接続点とアース間の電圧が図３（Ｂ）のＺ相の検出出力として得られるようになっている（動作原理については以下の図４及び図５で説明する。）。

ＳＶ−ＧＭＲ素子は、磁化方向が一方向に固定されたピン層と、電流が主として流れる非磁性層と、磁化方向が外部磁界方向（外部磁束方向）に一致するフリー層とで構成されている。ピン層磁化方向と外部磁界のベクトル方向が一致するときは低抵抗値となり、ＳＶ−ＧＭＲ素子面内において外部磁界のベクトル方向を回転させると、ピン層磁化方向となす角度により抵抗値が変化し、反対方向のとき高抵抗値となる。この特性が図４に示すＳＶ−ＧＭＲ素子の面内磁気特性であり、ＳＶ−ＧＭＲ素子の感磁面に平行な外部磁界が存在する条件下で、外部磁界を感磁面に垂直な回転中心軸にて回転させ、ピン層磁化方向に対する回転角度と抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）との関係を示したものである。この場合、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）は正弦波に近い波形でなだらかに変化し、飽和領域は生じない。

本実施の形態では、図４で示したＳＶ−ＧＭＲ素子の面内磁気特性を利用するものである。すなわち、図５（Ａ）のようにＳＶ−ＧＭＲ素子の感磁面に平行なバイアス磁石によるバイアス磁界を印加する条件下で外部磁界を変化させ、同図（Ｂ）の角度９０°近傍において直線的に変化する面内磁気特性を利用して、同図（Ｃ）の略正弦波の（飽和領域の無い）出力波形を得るようにしている。

従って、図１（Ａ），（Ｂ）の本実施の形態の配置において、移動情報を得るために設けられた第１軟磁性材回転体１の歯１ａがＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ１，Ｒ２の対の真っ正面に対向しているときは、各ＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ１，Ｒ２の感磁面に平行な磁界成分の向きは歯１ａの影響を受けず、ピン層磁化方向に略垂直である。それに対し、回転体１の歯１ａがＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ１，Ｒ２の正面位置から左側にずれた位置では、前記感磁面に平行な磁界成分の向きは歯１ａの影響を受けて左側に曲がる（磁極面１５ａから出た磁束は左側に曲がる）。また、回転体１の歯１ａがＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ１，Ｒ２の正面位置から右側にずれた位置では、前記感磁面に平行な磁界成分の向きは凸部２の影響を受けて右側に曲がる（磁極面１５ａから出た磁束は右側に曲がる）。従って、図５（Ｂ）の実線矢印の動作範囲で回転体１の回転に伴いピン層磁化方向に対する外部磁界方向が周期的に変化し、図５（Ｃ）のような略正弦波の検出出力が得られる。

このことは、ＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ３，Ｒ４の対についても同様であり、移動情報を得るためのＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ１，Ｒ２の対とＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ３，Ｒ４の対との配列間隔Ｌが前記(1)式の関係となっていることで、図２（Ｂ）に示す互いに９０°の位相差を有するＡ相及びＢ相の実質的に正弦波の電圧波形が得られる。

また、原点情報を得るために設けられた第２軟磁性材回転体２の切欠部２ａにＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ５，Ｒ６の対が対向していないときは、各ＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ５，Ｒ６の感磁面に平行な磁界成分の向きは切欠部２ａの影響を受けず、ピン層磁化方向に略垂直である。それに対し、回転体２の切欠部２ａの縁がＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ５，Ｒ６の左側に近くなる位置では、前記感磁面に平行な磁界成分の向きは切欠部２ａの縁の影響を受けて左側に曲がる（磁極面１５ａから出た磁束は左側に曲がる）。また、回転体２の切欠部２ａの縁がＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ５，Ｒ６の右側に近くなる位置では、前記感磁面に平行な磁界成分の向きは凸部２の影響を受けて右側に曲がる（磁極面１５ａから出た磁束は右側に曲がる）。従って、図５（Ｂ）の実線矢印の動作範囲で回転体２の１回転に伴いピン層磁化方向に対する外部磁界方向が１回周期的に変化し、図３（Ｂ）のような略正弦波のＺ相の検出出力が得られる。

この実施の形態１によれば、次の通りの効果を得ることができる。

(1) 第１軟磁性材回転体１に対向して移動情報を得る第１のベクトル検知型磁気抵抗効果素子としてのＳＶ−ＧＭＲ素子群１０（Ｒ１〜Ｒ４）と、第２軟磁性材回転体２に対向して原点情報を得る第２のベクトル検知型磁気抵抗効果素子としてのＳＶ−ＧＭＲ素子群２０（Ｒ５，Ｒ６）とに１個のバイアス磁界発生用バイアス磁石１５を共通に利用して、移動情報（Ａ相及びＢ相）を検知するＳＶ−ＧＭＲ素子群１０と原点情報（Ｚ相）を検知するＳＶ−ＧＭＲ素子群２０とから必要な検出出力信号を得ることができるため、小型化を図ることができ、コスト低減が可能である。

(2) バイアス磁石１５を、第１及び第２軟磁性材回転体１，２の移動方向に垂直な厚み方向において、第１のＳＶ−ＧＭＲ素子群１０と第２のＳＶ−ＧＭＲ素子群２０との間に１個配置することで、第１及び第２回転体１，２が存在しないときにＳＶ−ＧＭＲ素子それぞれの感磁面に平行な磁界成分を主に有し、かつ各ＳＶ−ＧＭＲ素子のピン層磁化方向に略垂直な磁束を発生可能である。このため、バイアス磁石１５の配置を合理化でき、いっそうの小型化に寄与できる。

(3) ベクトル検知型磁気抵抗効果素子としてのＳＶ−ＧＭＲ素子を用いており、強度検知型の磁気抵抗効果素子を用いている従来装置に比較して、バイアス磁石の発生磁界強弱バラツキや、軟磁性材回転体と磁気抵抗効果素子間ギャップ（組付けバラツキ）には影響されないので検出出力信号の安定化を図ることができる。

(4) 図５（Ａ）のようにＳＶ−ＧＭＲ素子の感磁面に平行なバイアス磁界を印加して素子面内磁気特性を利用し、かつ動作範囲を図５（Ｂ）のようにピン層磁化方向と磁界が略直交する点を中心として両者の角度が変化する部分を利用するため（ＳＶ−ＧＭＲ素子面内磁気特性変化の直線部を活用するため）、Ａ相及びＢ相の検出出力として飽和の無い正弦波にきわめて近い波形が得られる。

(5) ＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ１，Ｒ２の対、ＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ３，Ｒ４の対、ＳＶ−ＧＭＲ素子Ｒ５，Ｒ６の対は、ピン層磁化方向が軟磁性材回転体１，２の移動方向に対し、互いに略順方向と略逆方向を向くようにしたので、各ＳＶ−ＧＭＲ素子の対を直列接続して供給電圧Ｖｉｎを供給し、ＳＶ−ＧＭＲ素子同士の接続点から検出出力を取り出すことで、１個のＳＶ−ＧＭＲ素子を使用する場合の２倍の検出出力が得られる。

図６は本発明の実施の形態２であって、移動情報（Ａ相、Ｂ相）を得る第１のベクトル検知型磁気抵抗効果素子としてのＳＶ−ＧＭＲ素子群１０と、原点情報（Ｚ相）を得る第２のベクトル検知型磁気抵抗効果素子としてのＳＶ−ＧＭＲ素子群２０とバイアス磁界発生用バイアス磁石１５とを基板３０に装着した構成を示す。ＳＶ−ＧＭＲ素子群１０及びＳＶ−ＧＭＲ素子群２０は基板３０の一方の面に取り付けられ、バイアス磁界発生用バイアス磁石１５は基板３０の他方の面に取り付けられている。バイアス磁石１５は、図１（Ａ）のように第１及び第２軟磁性材回転体にＳＶ−ＧＭＲ素子群１０及びＳＶ−ＧＭＲ素子群２０を対向させたときに、第１及び第２軟磁性材回転体の移動方向に垂直な厚み方向において、第１のＳＶ−ＧＭＲ素子群１０と第２のＳＶ−ＧＭＲ素子群２０との間に位置している。

この実施の形態２において、実際には各ＳＶ−ＧＭＲ素子は微小寸法であるから、バイアス磁石１５の磁極面１５ａから出た磁束は各ＳＶ−ＧＭＲ素子の感磁面に略平行に通過するように設定できる（前記感磁面に平行な磁界成分を主に有するように設定できる）。

この実施の形態２の場合、基板３０を使用することで、その他の増幅回路等の部品を一緒に搭載することができる。なお、この実施の形態２のその他の構成及び動作は前述の実施の形態１と同様である。

図７は本発明の実施の形態３であって、移動情報（Ａ相、Ｂ相）を得るＳＶ−ＧＭＲ素子群１０と、原点情報（Ｚ相）を得るＳＶ−ＧＭＲ素子群２０とバイアス磁界発生用バイアス磁石１５とを基板３０に装着した構成であるが、バイアス磁石１５の長さを変更した構成を示す。この場合、ＳＶ−ＧＭＲ素子群１０及びＳＶ−ＧＭＲ素子群２０は基板３０の一方の面に取り付けられ、バイアス磁石１５は基板３０の他方の面に取り付けられている。そして、バイアス磁石１５は、ＳＶ−ＧＭＲ素子群１０及びＳＶ−ＧＭＲ素子群２０の両方の背面に重なるように設けられる。

この実施の形態３ではバイアス磁石１５の磁極間の側面に沿って磁束が略平行に通過することを利用して、各ＳＶ−ＧＭＲ素子の感磁面に平行な磁界成分が主に印加されるように設定可能である。また、基板３０を使用することで、その他の増幅回路等の部品を一緒に搭載することができる。

なお、この実施の形態３のその他の構成及び動作は前述の実施の形態１と同様である。

図８は本発明の実施の形態４であって、移動情報（Ａ相、Ｂ相）を得るＳＶ−ＧＭＲ素子群１０と、原点情報（Ｚ相）を得るＳＶ−ＧＭＲ素子群２０の間にバイアス磁界発生用バイアス磁石１５を配置する代わりに、ＳＶ−ＧＭＲ素子群１０及びＳＶ−ＧＭＲ素子群２０の配列方向の延長線位置にバイアス磁界発生用バイアス磁石１５を配置している。

この実施の形態４ではバイアス磁石１５の磁極面１５ａから垂直に出た磁束がほぼ直線的にＳＶ−ＧＭＲ素子群１０及びＳＶ−ＧＭＲ素子群２０の配列方向に沿って通過することにより、各ＳＶ−ＧＭＲ素子の感磁面に平行な磁界成分を主に有するように設定できる。

この実施の形態４は、ＳＶ−ＧＭＲ素子群１０及びＳＶ−ＧＭＲ素子群２０が対向配置される第１及び第２軟磁性材回転体の厚みが薄く、ＳＶ−ＧＭＲ素子群１０とＳＶ−ＧＭＲ素子群２０間にバイアス磁石１５を配置するのが困難な場合にとくに適した構造である。

なお、この実施の形態４のその他の構成及び動作は前述の実施の形態１と同様である。

図９は本発明の実施の形態５であって、図８と実質的に同様の構成を基板を用いて実現したものである。この場合、移動情報（Ａ相、Ｂ相）を得るＳＶ−ＧＭＲ素子群１０と、原点情報（Ｚ相）を得るＳＶ−ＧＭＲ素子群２０は基板３０の一方の面に取り付けられ、バイアス磁石１５は基板３０の他方の面に取り付けられている。そして、バイアス磁石１５は、ＳＶ−ＧＭＲ素子群１０及びＳＶ−ＧＭＲ素子群２０の配列方向の略延長線位置に配置される。

この実施の形態５において、実際には各ＳＶ−ＧＭＲ素子は微小寸法であるから、バイアス磁石１５の磁極面１５ａから垂直に出た磁束がほぼ直線的にＳＶ−ＧＭＲ素子群１０及びＳＶ−ＧＭＲ素子群２０の配列方向に沿って通過することにより、各ＳＶ−ＧＭＲ素子の感磁面に平行な磁界成分を主に有するように設定できる。

この実施の形態５は、ＳＶ−ＧＭＲ素子群１０及びＳＶ−ＧＭＲ素子群２０が対向配置される第１及び第２軟磁性材回転体の厚みが薄く、ＳＶ−ＧＭＲ素子群１０とＳＶ−ＧＭＲ素子群２０間にバイアス磁石１５を配置するのが困難な場合にとくに適した構造である。また、基板３０を使用することで、その他の増幅回路等の部品を一緒に搭載することができる。

なお、この実施の形態５のその他の構成及び動作は前述の実施の形態１と同様である。

図１０は本発明の実施の形態６であって、移動情報（Ａ相、Ｂ相）を得るＳＶ−ＧＭＲ素子群１０と、原点情報（Ｚ相）を得るＳＶ−ＧＭＲ素子群２０とバイアス磁界発生用バイアス磁石１５とを基板３０に装着した構成であるが、バイアス磁石１５の長さ及び配置を変更した構成を示す。この場合、ＳＶ−ＧＭＲ素子群１０及びＳＶ−ＧＭＲ素子群２０は基板３０の一方の面に取り付けられ、バイアス磁石１５は基板３０の他方の面に取り付けられている。そして、バイアス磁石１５は、一方のＳＶ−ＧＭＲ素子群１０の背面に重なるように設けられ、かつバイアス磁石１５の一方の磁極面がＳＶ−ＧＭＲ素子群２０に近接した配置となっている。

この実施の形態６のように、バイアス磁石１５をＳＶ−ＧＭＲ素子の一方の背面に重ねた配置とすることにより、バイアス磁石１５の磁極間の側面に沿って磁束が略平行に通過することを利用して、一方のＳＶ−ＧＭＲ素子群１０の感磁面に平行な磁界成分が主に印加されるように設定可能であるとともに、磁極面近傍では磁束が磁極面に略垂直に通過することを利用して他方のＳＶ−ＧＭＲ素子群２０の感磁面に平行な磁界成分が主に印加されるように設定可能である。また、基板３０を使用することで、その他の増幅回路等の部品を一緒に搭載することができる。

なお、この実施の形態６のその他の構成及び動作は前述の実施の形態１と同様である。

図１１は本発明の実施の形態７であって、移動情報（Ａ相、Ｂ相）を得るＳＶ−ＧＭＲ素子群１０と、原点情報（Ｚ相）を得るＳＶ−ＧＭＲ素子群２０の間にバイアス磁界発生用バイアス磁石１５を配置するとともに、その両端の磁極面に軟磁性体１６を設けている。

この実施の形態７では、軟磁性体１６を付加することで、バイアス磁界を均一化、安定化させることができる。また、バイアス磁石１５が小型であっても、その両端の磁極面に軟磁性体１６を設けることで、ＳＶ−ＧＭＲ素子群１０，２０との距離を少なくでき、各ＳＶ−ＧＭＲ素子の感磁面に平行な磁界成分を主に有するように設定できる。

なお、この実施の形態７のその他の構成及び動作は前述の実施の形態１と同様である。

上記各実施の形態では、１個のバイアス磁石１５を用いたが、バイアス磁石１５を複数個に分割した永久磁石の組み合わせ構造（つまり複数個のバイアス磁石の組み合わせ構造）としてもよい。

また、上記各実施の形態では、一定間隔ピッチで所定数の歯を設けた第１軟磁性材回転体１と、これと一体となって回転する一部に切欠部を設けた第２軟磁性材回転体２とを用いたが、両方の回転体が予め一体品として形成されたものであってもよい。すなわち、一定間隔ピッチで所定数の歯を設けた第１部分及び一部に切欠部を設けた第２部分をもつ軟磁性回転体を用いることができる。

さらに、前記第１及び第２軟磁性材回転体の代わりに、一定の間隔で凸部又は凹部を有する第１部分又は部材及び少なくとも１つの凸部又は凹部を有する第２部分又は部材を備える半円周等の曲面を有する軟磁性材回転体、あるいは平面を有する軟磁性材直線移動体を用いることも可能である。

また、移動情報（Ａ相、Ｂ相）を得るＳＶ−ＧＭＲ素子、原点情報（Ｚ相）を得るＳＶ−ＧＭＲ素子及びバイアス磁石は固定配置に限定されず、前記軟磁性材に対して相対移動する構成であれば本発明が適用できることは明らかである。

以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。

本発明に係る移動体位置検出装置の実施の形態１であって、（Ａ）は軟磁性材回転体、ＳＶ−ＧＭＲ素子及びバイアス磁石の配置を示す全体構成の斜視図、（Ｂ）は移動情報（Ａ相、Ｂ相）を得るＳＶ−ＧＭＲ素子、原点情報（Ｚ相）を得るＳＶ−ＧＭＲ素子及びバイアス磁石の配置を示す要部斜視図である。 実施の形態１において、（Ａ）は互いに位相が９０°ずれたＡ相及びＢ相の出力信号を取り出すための回路図、（Ｂ）はＡ相及びＢ相の出力信号の波形図である。 実施の形態１において、（Ａ）はＺ相の出力信号を取り出すための回路図、（Ｂ）はＺ相の出力信号の波形図である。図である。 本発明で用いるＳＶ−ＧＭＲ素子の面内磁気特性を示す説明図である。 本発明におけるＳＶ−ＧＭＲ素子の動作説明であり、（Ａ）はバイアス磁界とＳＶ−ＧＭＲ素子の感磁面及びピン層磁化方向との関係を示す斜視図、（Ｂ）はＳＶ−ＧＭＲ素子の素子面内磁気特性及び動作範囲を示す説明図、（Ｃ）は出力波形例を示す説明図である。 本発明の実施の形態２の要部斜視図である。 本発明の実施の形態３の要部斜視図である。 本発明の実施の形態４の要部斜視図である。 本発明の実施の形態５の要部斜視図である。 本発明の実施の形態６の要部斜視図である。 本発明の実施の形態７の要部斜視図である。 従来の移動体位置検出装置の斜視図である。

符号の説明

１ 第１軟磁性材回転体
１ａ 歯
２ 第２軟磁性材回転体
２ａ 切欠部
３，４ 磁気抵抗効果素子
５，６，１５ バイアス磁石
１０，２０ ＳＶ−ＧＭＲ素子群
１５ａ 磁極面
１５ｂ 側面
３０ 基板
Ｒ１〜Ｒ６ ＳＶ−ＧＭＲ素子

Claims (6)

1. 一定の間隔で凸部又は凹部を有する第１の磁性材と、該第１の磁性材に対して一定位置関係を保つ少なくとも１つの凸部又は凹部を有する第２の磁性材と、前記第１の磁性材に対向して移動情報を得る第１のベクトル検知型磁気抵抗効果素子と、前記第２の磁性材に対向して原点情報を得る第２のベクトル検知型磁気抵抗効果素子と、磁界を発生するバイアス磁石とを有し、前記第１及び第２の磁性材と前記第１及び第２のベクトル検知型磁気抵抗効果素子との相対位置を検出する移動体位置検出装置であって、
   前記バイアス磁石は、前記第１及び第２の磁性材が存在しないときに前記第１及び第２のベクトル検知型磁気抵抗効果素子それぞれの感磁面に平行な磁界成分を主に有し、かつ各ベクトル検知型磁気抵抗効果素子のピン層磁化方向に略垂直に磁束が発生するように配置されたことを特徴とする移動体位置検出装置。
2. 一定の間隔で凸部又は凹部を有する第１部分及び少なくとも１つの凸部又は凹部を有する第２部分をもつ磁性材と、前記第１部分に対向して移動情報を得る第１のベクトル検知型磁気抵抗効果素子と、前記第２部分に対向して原点情報を得る第２のベクトル検知型磁気抵抗効果素子と、磁界を発生するバイアス磁石とを有し、前記第１部分及び第２部分をもつ磁性材と前記第１及び第２のベクトル検知型磁気抵抗効果素子との相対位置を検出する移動体位置検出装置であって、
   前記バイアス磁石は、前記第１部分及び第２部分をもつ磁性材が存在しないときに前記第１及び第２のベクトル検知型磁気抵抗効果素子それぞれの感磁面に平行な磁界成分を主に有し、かつ各ベクトル検知型磁気抵抗効果素子のピン層磁化方向に略垂直に磁束が発生するように配置されたことを特徴とする移動体位置検出装置。
3. 前記バイアス磁石は、前記磁性材との相対移動方向に垂直かつ前記磁性材の凸部又は凹部を有する面に平行な方向において、前記第１のベクトル検知型磁気抵抗効果素子と前記第２のベクトル検知型磁気抵抗効果素子との間に少なくとも１個配置されている請求項１又は２記載の移動体位置検出装置。
4. 前記バイアス磁石に軟磁性体が付加されている請求項１，２又は３記載の移動体位置検出装置。
5. 前記第１のベクトル検知型磁気抵抗効果素子による前記移動情報の検出出力波形が略正弦波である請求項１，２，３又は４記載の移動体位置検出装置。
6. 前記ベクトル検知型磁気抵抗効果素子は、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子である請求項１，２，３，４又は５記載の移動体位置検出装置。

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