JP4890401B2 - 原点検出装置 - Google Patents
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Description
前記磁気抵抗効果素子は、第1の磁気抵抗効果素子と、第2の磁気抵抗効果素子と、第3の磁気抵抗効果素子と、第4の磁気抵抗効果素子とを備えたブリッジ回路を構成しており、
各磁気抵抗効果素子は、磁化方向が固定された固定磁性層と、前記固定磁性層と非磁性層を介して形成され外部磁界に対して磁化方向が変動するフリー磁性層とを有しており、前記第1の磁気抵抗効果素子及び前記第2の磁気抵抗効果素子の固定磁性層の磁化方向は同一であり、前記第3の磁気抵抗効果素子及び前記第4の磁気抵抗効果素子の固定磁性層の磁化方向は、前記第1の磁気抵抗効果素子及び前記第2の磁気抵抗効果素子の固定磁性層の磁化方向と反平行であり、
前記磁石の中心が原点検出範囲にあるとき、前記各磁気抵抗効果素子の前記フリー磁性層には前記磁石から前記フリー磁性層と前記非磁性層間の界面と平行な面内の水平磁場成分が作用し、
前記磁石の中心が原点検出範囲にあるとき、前記各磁気抵抗効果素子の電気抵抗値に基づいて前記ブリッジ回路により差動出力が生じ、前記磁石の中心が前記原点検出範囲から離れると、前記各磁気抵抗効果素子の電気抵抗値に基づいて前記差動出力がゼロになることを特徴とするものである。
前記第3の磁気抵抗効果素子と第4の磁気抵抗効果素子は、第2の出力取出し部を介して直列接続され、
前記第1の磁気抵抗効果素子と第3の磁気抵抗効果素子とが入力端子を介して接続されるとともに、第2の磁気抵抗効果素子と第4の磁気抵抗効果素子とがグランド端子を介して接続され、
前記第1の出力取出し部と第2の出力取出し部とが差動増幅器を介して外部出力端子に接続されていることが好ましい。上記により簡単な回路構成で、差動出力を大きくでき高精度な原点検出を行うことが可能である。また、ブリッジ回路を構成する抵抗素子が全て同じ膜構成の磁気抵抗効果素子で形成できるので、温度特性のばらつき、すなわち抵抗温度係数(TCR)のばらつきによる影響を小さくできる。
各磁気抵抗効果素子は、夫々、前記第1の仮想線、及び第2の仮想線で区切られた各象限内のいずれかに配置されていることが好ましい。
2、53 基板
3、52 磁気センサ
4、50 原点検出装置
11 反強磁性層
11a 下地層
12 固定磁性層
12a 第1固定磁性層
12b 非磁性中間層
12c 第2固定磁性層
13 非磁性層
14 フリー磁性層
15 保護層
17、54 第1の磁気抵抗効果素子
18、55 第2の磁気抵抗効果素子
19、56 第3の磁気抵抗効果素子
20、57 第4の磁気抵抗効果素子
25、26、27、28、60、61、62、63 象限
31、36 出力取出し部
32 入力端子
33 グランド端子
34 差動増幅器
35 外部出力端子
70 回転板
80、81 補助磁石
B、C、D、E、54a、55a、56a、57a 固定磁性層の磁化方向
F、G、I、J、K、L、M、Q、R、S、T、U、V、W、X、Y、54b、54c、55b、55c、56b、56c、57b、57c フリー磁性層の磁化方向
O1、O2 基板の中心
P 原点
Claims (10)
- 基板上に設けられた外部磁界に対して電気抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子と間隔を空けて対向する磁石とを備え、前記磁石はその中心が前記基板に対する相対基準位置(原点)から相対移動可能に支持されており、
前記磁気抵抗効果素子は、第1の磁気抵抗効果素子と、第2の磁気抵抗効果素子と、第3の磁気抵抗効果素子と、第4の磁気抵抗効果素子とを備えたブリッジ回路を構成しており、
各磁気抵抗効果素子は、磁化方向が固定された固定磁性層と、前記固定磁性層と非磁性層を介して形成され外部磁界に対して磁化方向が変動するフリー磁性層とを有しており、前記第1の磁気抵抗効果素子及び前記第2の磁気抵抗効果素子の固定磁性層の磁化方向は同一であり、前記第3の磁気抵抗効果素子及び前記第4の磁気抵抗効果素子の固定磁性層の磁化方向は、前記第1の磁気抵抗効果素子及び前記第2の磁気抵抗効果素子の固定磁性層の磁化方向と反平行であり、
前記磁石の中心が原点検出範囲にあるとき、前記各磁気抵抗効果素子の前記フリー磁性層には前記磁石から前記フリー磁性層と前記非磁性層間の界面と平行な面内の水平磁場成分が作用し、
前記磁石の中心が原点検出範囲にあるとき、前記各磁気抵抗効果素子の電気抵抗値に基づいて前記ブリッジ回路により差動出力が生じ、前記磁石の中心が前記原点検出範囲から離れると、前記各磁気抵抗効果素子の電気抵抗値に基づいて前記差動出力がゼロになることを特徴とする原点検出装置。 - 前記第1の磁気抵抗効果素子と第2の磁気抵抗効果素子は、第1の出力取出し部を介して直列接続され、
前記第3の磁気抵抗効果素子と第4の磁気抵抗効果素子は、第2の出力取出し部を介して直列接続され、
前記第1の磁気抵抗効果素子と第3の磁気抵抗効果素子とが入力端子を介して接続されるとともに、第2の磁気抵抗効果素子と第4の磁気抵抗効果素子とがグランド端子を介して接続され、
前記第1の出力取出し部と第2の出力取出し部とが差動増幅器を介して外部出力端子に接続されている請求項1記載の原点検出装置。 - 前記基板の表面に、前記磁石の相対移動方向、あるいは前記磁石が相対回転移動するとき前記原点を相対回転方向上の接点としたときの接線方向と平行な方向に第1の仮想線、及び、前記第1の仮想線と直交する方向に第2の仮想線を引き、前記原点が、前記第1の仮想線と第2の仮想線との交点の高さ方向に、あるいは平面視にて前記第2の仮想線の延長線上に位置するとき、
各磁気抵抗効果素子は、夫々、前記第1の仮想線、及び第2の仮想線で区切られた各象限内のいずれかに配置されている請求項1又は2に記載の原点検出装置。 - 前記磁気抵抗効果素子の固定磁性層の磁化方向は、前記磁石の相対移動方向、あるいは前記磁石が相対回転移動するときには前記原点を相対回転方向上の接点としたときの接線方向と平行な方向を向いている請求項1ないし3のいずれかに記載の原点検出装置。
- 前記磁気抵抗効果素子の固定磁性層の磁化方向は、前記磁石の相対移動方向と直交する方向、あるいは前記磁石が相対回転移動するときには前記原点を相対回転方向上の接点としたときの接線方向と直交する方向を向いている請求項1ないし3のいずれかに記載の原点検出装置。
- 少なくとも前記磁石の中心が原点にあるとき、前記磁気抵抗効果素子のフリー磁性層と非磁性層間の界面と平行な面は、前記磁石の着磁面である前記磁気抵抗効果素子との対向面と平行関係にある請求項1ないし4のいずれかに記載の原点検出装置。
- 前記磁石の中心が前記原点に位置したとき、前記磁石の前記対向面は、前記第2の仮想線を挟んで対向する各磁気抵抗効果素子の間に位置するように、第2の仮想線方向に向けた細長形状で形成されている請求項6記載の原点検出装置。
- 前記磁石の対向面の全面及びその反対面の全面は夫々、N極あるいはS極に着磁されている請求項6又は7に記載の原点検出装置。
- 少なくとも前記磁石の中心が原点にあるとき、前記磁気抵抗効果素子のフリー磁性層と非磁性層間の界面と平行な面は、前記磁石の着磁面である前記磁気抵抗効果素子との対向面と直交関係にある請求項1ないし3又は5のいずれかに記載の原点検出装置。
- 前記磁石の対向面の相対移動方向における半分がN極に、残り半分がS極に着磁されている請求項9記載の原点検出装置。
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