JP5012654B2 - 磁気回転センサ - Google Patents
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Description
ただし、TMR素子は抵抗変化の飽和磁界が小さいため、他の磁気抵抗素子のように磁界強度の変化を検出することはできないので、磁気回転センサにTMR素子を用いるためには、磁界方向の変化を検出するような構成にする必要がある。
実施の形態1について図面を参照して説明する。図1は実施の形態1における磁気回転センサの部品と回転体の配置を示す側面構成図であり、図2はその下面構成図である。
図1において、TMR素子1a、1bが設置された基板5と、軟磁性材料からなる磁束ガイド3が、例えばアルミのような非磁性材料からなる固定金具6によって固定されている。図2に示すように、板状の磁束ガイド3は、回転体4の外周に沿うように配置されている。また、磁束ガイド3の回転体4の外周に沿った長さは、回転体4の凹凸のピッチの1/2よりも小さくなるように構成されている。
また、図10は実施の形態1における磁気回転センサの回路構成図であり、図11はその出力電圧の一例を示す出力波形図である。
これら4つのTMR素子により、図10に示すブリッジ回路が構成され、基板5の上に配線されている(図9には図示せず。)。基板5にはその他に、ブリッジ回路からの電気信号を増幅するためのアンプや閾値回路(図示せず。)なども搭載され、外的環境による電気ノイズの低減をはかっている。
信号用のTMR素子1aの抵抗をRs、参照用のTMR素子1bの抵抗をRr、ブリッジ回路に印加する電圧をVin、アンプの増幅率をGとすると、この回路による出力電圧は次式のように表される。
TMR素子の抵抗R(θ)は、外部磁界方向によって次式のように表される。
ここで、cosθは、TMR素子におけるピン層の電子スピンの方向を基準方向として、外部磁界方向との成す角度の余弦である。RαとRβは外部磁界の大きさには依存しないので、R(θ)は外部磁界方向のみで決まる量である。ピン層と外部磁界方向に依存するフリー層のスピンの方向が平行のときに最小値|Rα−Rβ|、反平行のときに最大値Rα+Rβ、となる。
2 バイアス磁石、
3 磁束ガイド、
4 回転体
Claims (4)
- 外周に凹凸を有する回転体の外周に配置され、前記回転体の回転軸の方向と同じ方向の磁束を発生するバイアス磁石と、
このバイアス磁石の発生する磁束を通すように前記バイアス磁石に近接して配置され、前記回転体の外周に沿った板状の磁束ガイドと、
前記回転体の径方向を含む平面上における前記磁束ガイドの両端部近傍で前記磁束ガイドよりも前記回転体側の位置にそれぞれ配置された複数の磁気抵抗素子とを備え、
前記回転体の外周の凹凸の位置により前記磁束ガイドの両端部近傍の磁束方向が周期的に変化し、
この磁束方向の変化に対応して、複数の前記磁気抵抗素子のそれぞれの抵抗値が周期的に変化して、
複数の前記磁気抵抗素子の各抵抗値の差を検出する磁気回転センサ。 - 前記バイアス磁石は、前記回転体および前記磁束ガイドの上方の、前記磁束ガイドの位置よりも前記回転体側に配置され、
前記磁気抵抗素子と前記回転体との間を跨ぐように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の磁気回転センサ。 - 前記磁束ガイドの前記回転体の外周に沿った長さは、前記凹凸のピッチの1/2よりも小さいことを特徴とする請求項1または2に記載の磁気回転センサ。
- 前記磁気抵抗素子はトンネル型磁気抵抗素子であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の磁気回転センサ。
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