JP5497621B2

JP5497621B2 - Rotation angle detector

Info

Publication number: JP5497621B2
Application number: JP2010280129A
Authority: JP
Inventors: 久直高原; 一郎徳永; 正紹信濃
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2030-12-16
Also published as: JP2012127831A; CN102589581B; CN102589581A

Description

本発明は、回転角度検出装置に関し、特に、磁気検出素子により検出対象物の回転角度を検出する回転角度検出装置に関する。 The present invention relates to a rotation angle detection device, and more particularly to a rotation angle detection device that detects a rotation angle of an object to be detected by a magnetic detection element.

従来、回転角度検出装置は、例えば、車両のステアリング軸等の検出対象物の回転角度を検出するために用いられる。このような回転角度検出装置として、検出対象物に取り付けられる矩形状を有する環状体で構成される磁石体と、この磁石体から生じる磁場を検出する磁気検出素子とを備え、磁石体の回転に伴う磁場の方向の変化に基づいて検出対象物の回転角度を検出する回転角度検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この回転角度検出装置においては、対向する一組の辺の一方がＮ極、他方がＳ極に着磁された磁石体を利用し、磁石体の表面に沿って平行に生じる磁場の方向の変化を検出している。 Conventionally, a rotation angle detection device is used, for example, to detect a rotation angle of an object to be detected such as a steering shaft of a vehicle. As such a rotation angle detection device, it comprises a magnet body composed of an annular body having a rectangular shape attached to a detection object, and a magnetic detection element for detecting a magnetic field generated from the magnet body, and rotates the magnet body. There has been proposed a rotation angle detection device that detects the rotation angle of a detection object based on a change in the direction of the accompanying magnetic field (see, for example, Patent Document 1). In this rotation angle detection device, a magnetic body magnetized with one of a pair of opposing sides magnetized with an N pole and the other with an S pole is used to change the direction of the magnetic field generated in parallel along the surface of the magnet body. Is detected.

特開２００９−２８１７８８号公報JP 2009-281788 A

上述した回転角度検出装置においては、磁石体にて異なる極性に着磁された対向する一組の辺に直交して生じる磁場の方向に基づいて検出対象物の回転角度を検出する。しかしながら、この回転角度検出装置においては、磁石体の開口部が概して正方形状を有することから、異なる極性に着磁された対向する一組の辺に直交する方向以外の方向の磁場の強度が大きくなり得、正確に所望の磁場の方向を検出できず、結果として高精度に検出対象物の回転角度を検出することができない事態が発生し得る。 In the rotation angle detection device described above, the rotation angle of the detection target is detected based on the direction of the magnetic field generated perpendicular to a pair of opposing sides magnetized with different polarities by the magnet body. However, in this rotation angle detection device, since the opening of the magnet body has a generally square shape, the intensity of the magnetic field in a direction other than the direction orthogonal to the pair of opposing sides magnetized with different polarities is large. In other words, the direction of the desired magnetic field cannot be accurately detected, and as a result, the rotation angle of the detection target cannot be detected with high accuracy.

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、高精度に検出対象物の回転角度を検出することができる回転角度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 such a situation, and an object of the present invention is to provide a rotation angle detection device capable of detecting the rotation angle of a detection object with high accuracy.

本発明の回転角度検出装置は、検出対象物の回転に伴って回転可能に設けられた磁石体と、前記磁石体と対向して配置され、当該磁石体の回転に伴う磁場の方向の変化に基づいて前記検出対象物の回転角度を検出する磁気センサユニットとを具備し、前記磁石体は、長方形状を有する開口部が設けられた板状の環状体で構成され、前記開口部の長手方向の辺に対応する一組の辺を含む部分が互いに異なる極性に着磁されており、前記磁気センサユニットは、前記磁石体の対向面に平行な平面内であって前記開口部の内側に対応する位置に複数の磁気検出素子を配置した検出部を有することを特徴とする。 The rotation angle detection device of the present invention is arranged so as to face a magnet body that can be rotated in accordance with the rotation of the detection object, and to change the direction of the magnetic field accompanying the rotation of the magnet body. And a magnetic sensor unit for detecting a rotation angle of the detection target based on the magnet body, the magnet body being constituted by a plate-like annular body provided with an opening having a rectangular shape, and the longitudinal direction of the opening The portions including a set of sides corresponding to the sides of the magnet body are magnetized to have different polarities, and the magnetic sensor unit is in a plane parallel to the opposing surface of the magnet body and corresponds to the inside of the opening. It has a detection part which has arranged a plurality of magnetism detection elements in the position to do.

この構成によれば、磁石体において、開口部の長手方向の辺に対応する一組の辺を含む部分が互いに異なる極性に着磁されていることから、当該一組の辺の一方の辺から他方の辺に向かう平行な磁場が形成される領域を広くとることができる。このため、開口部の内側に対応する位置に配置された複数の磁気検出素子に同一方向の磁場を作用させることができるので、高精度に検出対象物の回転角度を検出することが可能となる。 According to this configuration, in the magnet body, the portion including the set of sides corresponding to the sides in the longitudinal direction of the opening is magnetized to have different polarities, and thus, from one side of the set of sides. A region where a parallel magnetic field toward the other side is formed can be widened. For this reason, since the magnetic field of the same direction can be made to act on the several magnetic detection element arrange | positioned in the position corresponding to the inner side of an opening part, it becomes possible to detect the rotation angle of a detection target object with high precision. .

上記回転角度検出装置において、前記磁石体は、前記磁気センサユニットと対向した対向面と、この対向面の裏面側に配置された非対向面とを含む部分が互いに異なる極性に着磁されていることが好ましい。この場合には、磁気センサユニットとの対向面（又は非対向面）から非対向面（又は対向面）に向かう磁場を形成することができるので、磁気センサユニットの内部に磁気検出素子として複数の磁気抵抗効果素子を用いる配設した場合においても、複数の磁気抵抗効果素子に作用する磁場の強度がそれぞれの磁気抵抗効果素子の配設位置によって大きく変化する事態を防止することができる。この結果、それぞれの磁気抵抗効果素子で極端に大きい磁場を受けるものがなくなったため、磁気抵抗効果素子を構成する固定層の磁化方向が強磁場により変化する事態を防止できるので、磁石体の回転に伴う磁場の方向の変化に基づいて高精度に検出対象物の回転角度を検出することが可能となる。 In the rotation angle detecting device, the magnet body is magnetized to have different polarities at portions including a facing surface facing the magnetic sensor unit and a non-facing surface disposed on the back side of the facing surface. It is preferable. In this case, since a magnetic field directed from the facing surface (or non-facing surface) to the non-facing surface (or facing surface) to the magnetic sensor unit can be formed, a plurality of magnetic detection elements are provided inside the magnetic sensor unit. Even when the magnetoresistive effect element is used, it is possible to prevent a situation in which the strength of the magnetic field acting on the plurality of magnetoresistive effect elements varies greatly depending on the position of the magnetoresistive effect element. As a result, each magnetoresistive element no longer receives an extremely large magnetic field, so that it is possible to prevent the magnetization direction of the fixed layer constituting the magnetoresistive element from being changed by a strong magnetic field. It is possible to detect the rotation angle of the detection object with high accuracy based on the change in the direction of the accompanying magnetic field.

上記回転角度検出装置において、略正方形状、略長方形状、角部を丸めた正方形状又は角部を丸めた長方形状を有することが好ましい。この場合には、磁石体の外形の一部を利用して検出対象物の所望の位置に直接又は間接的に位置決めし易くすることができるので、磁気センサユニットが有する磁気検出素子との位置精度を確保することが可能となる。 The rotation angle detection device preferably has a substantially square shape, a substantially rectangular shape, a square shape with rounded corners, or a rectangular shape with rounded corners. In this case, since a part of the outer shape of the magnet body can be used to facilitate direct or indirect positioning at a desired position of the detection target, position accuracy with the magnetic detection element of the magnetic sensor unit Can be secured.

例えば、上記回転角度検出装置において、前記検出部は、ブリッジ接続された４個の磁気検出素子で構成される。この場合には、簡単な構成で検出部を構成することが可能となる。 For example, in the rotation angle detection device, the detection unit includes four magnetic detection elements that are bridge-connected. In this case, the detection unit can be configured with a simple configuration.

本発明によれば、磁石体において、開口部の長手方向の辺に対応する一組の辺を含む部分が互いに異なる極性に着磁されていることから、当該一組の辺の一方の辺から他方の辺に向かう平行な磁場が形成される領域を広くとることができる。このため、開口部の内側に対応する位置に配置された複数の磁気検出素子に同一方向の磁場を作用させることができるので、高精度に検出対象物の回転角度を検出することが可能となる。 According to the present invention, in the magnet body, since the portion including the set of sides corresponding to the sides in the longitudinal direction of the opening is magnetized with different polarities, the one side of the set of sides A region where a parallel magnetic field toward the other side is formed can be widened. For this reason, since the magnetic field of the same direction can be made to act on the several magnetic detection element arrange | positioned in the position corresponding to the inner side of an opening part, it becomes possible to detect the rotation angle of a detection target object with high precision. .

本発明の一実施の形態に係る回転角度検出装置の要部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the principal part of the rotation angle detection apparatus which concerns on one embodiment of this invention. 上記実施の形態に係る回転角度検出装置の磁気センサユニットが有する磁気抵抗効果素子の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the magnetoresistive effect element which the magnetic sensor unit of the rotation angle detection apparatus which concerns on the said embodiment has. 図２に示す磁気抵抗効果素子を４個用いてブリッジ回路を形成した回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram in which a bridge circuit is formed using four magnetoresistive elements shown in FIG. 2. 上記実施の形態に係る回転角度検出装置の磁気センサユニットにおける２相の正弦波形の出力信号を示す図である。It is a figure which shows the output signal of a two-phase sine waveform in the magnetic sensor unit of the rotation angle detection apparatus which concerns on the said embodiment. 上記実施の形態に係る回転角度検出装置が有する磁石体の平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。It is the top view (a) and side view (b) of the magnet body which the rotation angle detection apparatus which concerns on the said embodiment has. 正方形状を有する開口部が設けられた磁石体から生じる磁場の構成の説明図である。It is explanatory drawing of the structure of the magnetic field produced from the magnet body provided with the opening part which has square shape. 上記実施の形態に係る回転角度検出装置が有する磁石体から生じる磁場の構成の説明図である。It is explanatory drawing of the structure of the magnetic field produced from the magnet body which the rotation angle detection apparatus which concerns on the said embodiment has.

以下、本発明の一実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る回転角度検出装置の要部を示す斜視図である。なお、本実施の形態に係る回転角度検出装置は、例えば、車両のステアリング軸等の検出対象物の回転角度の検出に用いられる。しかしながら、本実施の形態に係る回転角度検出装置が適用される機器については、これに限定されるものでなく、検出対象物の回転角度を検出する任意の機器に適用することが可能である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing a main part of a rotation angle detection device according to an embodiment of the present invention. Note that the rotation angle detection device according to the present embodiment is used, for example, to detect the rotation angle of a detection object such as a steering shaft of a vehicle. However, the device to which the rotation angle detection device according to the present embodiment is applied is not limited to this, and can be applied to any device that detects the rotation angle of the detection target.

図１に示すように、本実施の形態に係る回転角度検出装置は、基板１０１に実装された磁気センサユニット１０２と、この磁気センサユニット１０２から一定距離離間して対向して配設された磁石体１０３とから構成される。磁石体１０３は、回転可能に設けられた検出対象物に直接又は間接的に取り付けられ、この検出対象物の回転に伴って回転可能に構成されている。なお、図１においては、説明の便宜上、磁石体１０３が取り付けられる検出対象物を省略している。 As shown in FIG. 1, the rotation angle detection device according to the present embodiment includes a magnetic sensor unit 102 mounted on a substrate 101 and a magnet disposed facing the magnetic sensor unit 102 at a predetermined distance. And a body 103. The magnet body 103 is directly or indirectly attached to a detection object that is rotatably provided, and is configured to be rotatable with the rotation of the detection object. In FIG. 1, for convenience of explanation, a detection target to which the magnet body 103 is attached is omitted.

磁気センサユニット１０２は、複数の磁気検出素子を備え、これらをブリッジ接続して構成された検出部を有している。具体的には、磁気センサユニット１０２の検出部は、４個の磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ（ＧｉａｎｔＭａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子）を用いたブリッジ回路を含んで構成されている。磁気センサユニット１０２は、磁石体１０３の回転に伴う磁場の方向の変化に基づいて検出対象物の回転角度を検出する。 The magnetic sensor unit 102 includes a plurality of magnetic detection elements, and has a detection unit configured by bridge-connecting them. Specifically, the detection unit of the magnetic sensor unit 102 includes a bridge circuit using four magnetoresistive elements (GMR (Giant Magneto-Resitive) elements). The magnetic sensor unit 102 detects the rotation angle of the detection target based on the change in the direction of the magnetic field accompanying the rotation of the magnet body 103.

磁石体１０３は、概して矩形状を有する環状体で構成されている。また、磁石体１０３は、概して板状に構成され、図１に示す下面で磁気センサユニット１０２との対向面を構成し、同図に示す上面で非対向面を構成している。磁石体１０３は、開口部１０３ａの中心を回転軸として回転可能に検出対象物に取り付けられている。例えば、磁石体１０３は、開口部１０３ａの中心が、磁気センサユニット１０２の検知面の中心と一致するように回転角度検出装置内に配置されている。 The magnet body 103 is formed of an annular body having a generally rectangular shape. Further, the magnet body 103 is generally formed in a plate shape, and the lower surface shown in FIG. 1 forms a surface facing the magnetic sensor unit 102, and the upper surface shown in FIG. 1 forms a non-facing surface. The magnet body 103 is attached to the detection target so as to be rotatable about the center of the opening 103a as a rotation axis. For example, the magnet body 103 is disposed in the rotation angle detection device so that the center of the opening 103 a coincides with the center of the detection surface of the magnetic sensor unit 102.

ここで、磁気センサユニット１０２が有する磁気抵抗効果素子の構成について説明する。図２は、本実施の形態に係る回転角度検出装置の磁気センサユニット１０２が有する磁気抵抗効果素子の断面模式図である。 Here, the configuration of the magnetoresistive effect element included in the magnetic sensor unit 102 will be described. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a magnetoresistive effect element included in the magnetic sensor unit 102 of the rotation angle detection device according to the present embodiment.

図２に示すように、磁気に感応して出力信号を出力する磁気抵抗効果素子１０４は、基本的構成として、交換バイアス層（反強磁性体層）１０４ａと、固定層（ピン止め磁性層）１０４ｂと、非磁性層１０４ｃと、自由層（フリー磁性層）１０４ｄとを基板１０１上に積層して形成される。磁気抵抗効果素子１０４が巨大磁気抵抗効果を発揮するためには、例えば、交換バイアス層１０４ａがα−Ｆｅ_２Ｏ_３層、ＰｔＭｎ合金層、またはＩｒＭｎ合金層など、固定層１０４ｂがＮｉＦｅ層、非磁性層１０４ｃがＣｕ層、自由層１０４ｄがＮｉＦｅ層から形成されるが、これらのものに限定されるものではなく、巨大磁気抵抗効果を発揮するものであれば、いずれのものであってもよい。また、磁気抵抗効果素子１０４は、巨大磁気抵抗効果を発揮するものであれば、上記の積層構造のものに限定されるものではない。 As shown in FIG. 2, a magnetoresistive effect element 104 that outputs an output signal in response to magnetism basically includes an exchange bias layer (antiferromagnetic layer) 104a and a fixed layer (pinned magnetic layer). 104 b, a nonmagnetic layer 104 c, and a free layer (free magnetic layer) 104 d are stacked on the substrate 101. In order for the magnetoresistive effect element 104 to exert a giant magnetoresistive effect, for example, the exchange bias layer 104a is an α-Fe ₂ O ₃ layer, a PtMn alloy layer, or an IrMn alloy layer, the fixed layer 104b is a NiFe layer, The magnetic layer 104c is formed of a Cu layer and the free layer 104d is formed of a NiFe layer. However, the magnetic layer 104c is not limited to these, and may be any one that exhibits a giant magnetoresistance effect. . Further, the magnetoresistive effect element 104 is not limited to the one having the above laminated structure as long as it exhibits a giant magnetoresistive effect.

図２に示す磁気抵抗効果素子１０４の固定層１０４ｂは、交換バイアス層１０４ａで磁化され、この交換バイアス層１０４ａによって磁化方向が特定方向に固定（ピン止め）されている。自由層１０４ｄは、外部磁界の向きによって、固定層１０４ｂの磁化方向に対する磁化方向が変化する。磁気抵抗効果素子１０４の両端には、端子層１０４ｅが接合形成される。そして、固定層１０４ｂの固定された磁化方向に対して、外部磁界の向きにより自由層１０４ｄの磁化方向が変化することにより、２つの端子層１０４ｅ間での電気抵抗値の変化が出力信号として出力される。 The fixed layer 104b of the magnetoresistive effect element 104 shown in FIG. 2 is magnetized by the exchange bias layer 104a, and the magnetization direction is fixed (pinned) in a specific direction by the exchange bias layer 104a. In the free layer 104d, the magnetization direction with respect to the magnetization direction of the fixed layer 104b changes depending on the direction of the external magnetic field. A terminal layer 104 e is bonded to both ends of the magnetoresistive effect element 104. Then, with respect to the fixed magnetization direction of the fixed layer 104b, the magnetization direction of the free layer 104d changes depending on the direction of the external magnetic field, so that a change in electrical resistance value between the two terminal layers 104e is output as an output signal. Is done.

図２に示す磁気抵抗効果素子１０４を４個用い、これらの４個の磁気抵抗効果素子１０４を組み合わせることにより、図３に示すブリッジ回路を形成する。図３における４個の磁気抵抗効果素子１０４には、説明の便宜上、「ＧＭＲ１」、「ＧＭＲ２」、「ＧＭＲ３」及び「ＧＭＲ４」の符号をそれぞれ付し、且つ、磁気抵抗効果素子１０４の両端に形成される一方の端子層１０４ｅには「Ｅ１」、他方の端子層１０４ｅには「Ｅ２」の符号をそれぞれ付して説明する。 The four magnetoresistive elements 104 shown in FIG. 2 are used, and the four magnetoresistive elements 104 are combined to form the bridge circuit shown in FIG. For convenience of explanation, the four magnetoresistive elements 104 in FIG. 3 are denoted by “GMR1”, “GMR2”, “GMR3”, and “GMR4”, respectively. One terminal layer 104e to be formed will be described with “E1” and the other terminal layer 104e with “E2”.

４個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１〜ＧＭＲ４は、固定層１０４ｂの磁化方向の向きが１８０°異なる２個の、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２と、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４とがそれぞれ組として用いられる。さらに、隣接する一組の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３の固定層１０４ｂの磁化方向が１８０°をなす反対方向に異なり、隣接する他の一組の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４の固定層１０４ｂの磁化方向が１８０°をなす反対方向に異なっている。 The four magnetoresistive elements GMR1 to GMR4 are two magnetoresistive elements GMR1, GMR2, GMR3, magnetoresistive elements GMR3, GMR3, which are different in the direction of magnetization of the fixed layer 104b by 180 °. The element GMR4 is used as a set. Furthermore, the magnetization direction of the fixed layer 104b of the adjacent pair of magnetoresistive effect elements GMR1 and GMR3 is different in the opposite direction forming 180 °, and another set of adjacent magnetoresistive effect elements GMR2 and magnetoresistive elements The magnetization direction of the fixed layer 104b of the effect element GMR4 is different in the opposite direction forming 180 °.

図３においては、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の固定層１０４ｂの磁化方向は上矢印で示す方向であり、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２の固定層１０４ｂの磁化方向は、下矢印で示す１８０°をなす反対方向である。また、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３の固定層１０４ｂの磁化方向は下矢印で示す方向であり、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４の固定層１０４ｂの磁化方向は、上矢印で示す１８０°をなす反対方向である。 In FIG. 3, the magnetization direction of the fixed layer 104b of the magnetoresistive effect element GMR1 is the direction indicated by the up arrow, and the magnetization direction of the fixed layer 104b of the magnetoresistive effect element GMR2 is the opposite direction of 180 ° indicated by the down arrow. It is. The magnetization direction of the fixed layer 104b of the magnetoresistive effect element GMR3 is the direction indicated by the down arrow, and the magnetization direction of the fixed layer 104b of the magnetoresistive effect element GMR4 is the opposite direction that forms 180 ° indicated by the up arrow.

さらに、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の端子層Ｅ２に磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２の端子層Ｅ１を結合して、２個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２を直列に接続する。一方、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３の端子層Ｅ２に磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４の端子層Ｅ１を結合して、２個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３、ＧＭＲ４を直列に接続する。 Further, the terminal layer E1 of the magnetoresistive effect element GMR2 is coupled to the terminal layer E2 of the magnetoresistive effect element GMR1, and the two magnetoresistive effect elements GMR1 and GMR2 are connected in series. On the other hand, the terminal layer E1 of the magnetoresistive effect element GMR4 is coupled to the terminal layer E2 of the magnetoresistive effect element GMR3, and the two magnetoresistive effect elements GMR3 and GMR4 are connected in series.

磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の端子層Ｅ１と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３の端子層Ｅ１を接続し、その接続点Ｖ１に電源Ｖｃｃのプラス側を接続する。磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２の端子層Ｅ２と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４の端子層Ｅ２を接続し、その接続点Ｖ２に電源Ｖｃｃのマイナス側を接続している。そして、接続点Ｖ１と接続点Ｖ２とに検知信号を入力する。 The terminal layer E1 of the magnetoresistive effect element GMR1 and the terminal layer E1 of the magnetoresistive effect element GMR3 are connected, and the positive side of the power source Vcc is connected to the connection point V1. The terminal layer E2 of the magnetoresistive element GMR2 and the terminal layer E2 of the magnetoresistive element GMR4 are connected, and the negative side of the power source Vcc is connected to the connection point V2. And a detection signal is input into the connection point V1 and the connection point V2.

磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の端子層Ｅ２と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２の端子層Ｅ１を接続し、その接続点Ａ＋を、磁気抵抗効果素子１０４の電気抵抗値の変化信号（電圧）を出力する出力部としている。一方、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３の端子層Ｅ２と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４の端子層Ｅ１を接続し、その接続点Ａ−を、磁気抵抗効果素子１０４の電気抵抗値の変化信号（電圧）を出力する出力部としている。そして、２つの接続点Ａ＋と接続点Ａ−とから、磁気抵抗効果素子１０４の電気抵抗値の変化に基づく２相の正弦波形の出力信号（図４に示すＰ１、Ｐ２）を出力する。 The terminal layer E2 of the magnetoresistive effect element GMR1 and the terminal layer E1 of the magnetoresistive effect element GMR2 are connected, and the connection point A + is used as an output unit that outputs a change signal (voltage) of the electrical resistance value of the magnetoresistive effect element 104. Yes. On the other hand, the terminal layer E2 of the magnetoresistive effect element GMR3 and the terminal layer E1 of the magnetoresistive effect element GMR4 are connected, and a change signal (voltage) of the electrical resistance value of the magnetoresistive effect element 104 is output at the connection point A−. Output section. Then, two-phase sine waveform output signals (P1 and P2 shown in FIG. 4) based on the change in the electric resistance value of the magnetoresistive effect element 104 are output from the two connection points A + and A-.

このブリッジ回路をなす４個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１〜ＧＭＲ４の固定層１０４ｂの固定された磁化方向に対して、外部磁界による自由層１０４ｄの磁化方向が変化した場合に、その磁化方向の変化に伴って、４個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１〜ＧＭＲ４に電気抵抗値の変化が生じる。その電気抵抗値の変化は、各磁気抵抗効果素子１０４の固定層１０４ｂの磁化方向と自由層１０４ｄの磁化方向が同一方向の際に最小値を示し、反平行（１８０°をなす反対方向）の際に最大値を示す。したがって、磁気抵抗効果素子１０４の自由層１０４ｄを磁化する外部磁界の向きに伴って、ブリッジ回路の出力端子となる２つの接続点Ａ＋、Ａ−から図４に示す正弦波形の出力信号（Ｐ１、Ｐ２）が出力される。 When the magnetization direction of the free layer 104d by the external magnetic field changes with respect to the fixed magnetization direction of the fixed layer 104b of the four magnetoresistive elements GMR1 to GMR4 forming the bridge circuit, the magnetization direction changes. Along with this, changes in electrical resistance values occur in the four magnetoresistive elements GMR1 to GMR4. The change in the electric resistance value shows a minimum value when the magnetization direction of the fixed layer 104b of each magnetoresistive effect element 104 and the magnetization direction of the free layer 104d are the same direction, and is antiparallel (opposite direction forming 180 °). The maximum value. Therefore, in accordance with the direction of the external magnetic field that magnetizes the free layer 104d of the magnetoresistive effect element 104, the sinusoidal output signal (P1,. P2) is output.

したがって、磁気抵抗効果素子１０４の電気抵抗値変化の中間点を基準点とすると、その電気抵抗値変化の極性（増加する方向を＋、減少する方向を−とする）は、磁気抵抗効果素子１０４の固定層１０４ｂの磁化方向が同一方向に設定された、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３では同極性に、磁気抵抗効果素子１０４の固定層１０４ｂの磁化方向が１８０°をなす反対方向（反平行）に異ならせた、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ３と磁気抵抗効果素子ＧＭＲ４では逆極性になる。 Therefore, when the intermediate point of the change in the electric resistance value of the magnetoresistive effect element 104 is used as a reference point, the polarity of the change in the electric resistance value (the increasing direction is + and the decreasing direction is −) is The magnetoresistive effect element GMR1 and the magnetoresistive effect element GMR4, and the magnetoresistive effect element GMR2 and the magnetoresistive effect element GMR3 have the same polarity, and the magnetoresistive effect element 104 is fixed. The magnetoresistive effect element GMR1 and the magnetoresistive effect element GMR2, and the magnetoresistive effect element GMR3 and the magnetoresistive effect element GMR4 have opposite polarities, in which the magnetization direction of the layer 104b is changed to opposite directions (antiparallel) forming 180 °.

このため、図３に示す４個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１〜ＧＭＲ４の接続関係と、磁気抵抗効果素子１０４の電気抵抗値の変化とにより、ホイートストーンブリッジ回路が形成され、磁気抵抗効果素子１０４に外部磁界による磁気を感応させることにより、その外部磁界による磁気抵抗効果素子１０４の自由層１０４ｄの磁化方向の変化に基づいて所望の動作を行なう磁気センサユニット１０２として機能する。 For this reason, a Wheatstone bridge circuit is formed by the connection relationship of the four magnetoresistive elements GMR1 to GMR4 shown in FIG. By making the magnetic field due to the external magnetic field sensitive to the magnetic field, the magnetic sensor unit 102 functions as a magnetic sensor unit 102 that performs a desired operation based on a change in the magnetization direction of the free layer 104d of the magnetoresistive effect element 104 due to the external magnetic field.

本実施の形態に係る回転角度検出装置において、磁気センサユニット１０２が有する４個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１〜ＧＭＲ４は、磁気センサユニット１０２に対する磁石体１０３の対向面と平行な平面内に配置されている。特に、これらの磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１〜ＧＭＲ４は、対向して配置される磁石体１０３の開口部１０３ａの内側に対応する位置に配置されている。 In the rotation angle detection device according to the present embodiment, the four magnetoresistive elements GMR1 to GMR4 included in the magnetic sensor unit 102 are arranged in a plane parallel to the facing surface of the magnet body 103 with respect to the magnetic sensor unit 102. Yes. In particular, these magnetoresistive elements GMR1 to GMR4 are arranged at positions corresponding to the inside of the opening 103a of the magnet body 103 arranged to face each other.

次に、本実施の形態に係る回転角度検出装置が有する磁石体１０３の構成について説明する。図５は、本実施の形態に係る回転角度検出装置が有する磁石体１０３の平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。なお、図５（ｂ）においては、同図（ａ）における下方側から見た側面図を示している。 Next, the configuration of the magnet body 103 included in the rotation angle detection device according to the present embodiment will be described. FIG. 5 is a plan view (a) and a side view (b) of the magnet body 103 included in the rotation angle detection device according to the present embodiment. In addition, in FIG.5 (b), the side view seen from the downward side in the figure (a) is shown.

図５（ａ）に示すように、磁石体１０３は、その外形において、四隅部に円弧形状部が設けられた略正方形状を有する環状体で構成される。また、磁石体１０３の中央には、長方形状を有する開口部１０３ａが設けられている。具体的には、図５（ａ）に示す上下方向の寸法Ｗが、同図に示す左右方向の寸法Ｌよりも長く構成された長方形状を有する開口部１０３ａが設けられている。 As shown in FIG. 5 (a), the magnet body 103 is configured by an annular body having a substantially square shape with arc-shaped portions provided at the four corners in its outer shape. In addition, an opening 103 a having a rectangular shape is provided in the center of the magnet body 103. Specifically, an opening 103a having a rectangular shape in which a vertical dimension W shown in FIG. 5A is longer than a horizontal dimension L shown in the figure is provided.

磁石体１０３は、開口部１０３ａの長手方向の辺（図５（ａ）に示す上下方向に延在する辺）に対応する一組の辺を含む部分が互いに異なる極性に着磁されている。具体的には、図５（ａ）に示す紙面手前側の部分において、同図に示す左方側半分の部分がＮ極に着磁され、右方側半分の部分がＳ極に着磁されている。一方、図５（ａ）に示す紙面奥側の部分において、同図に示す左方側半分の部分にＳ極が着磁され、右方側半分の部分にＮ極が着磁されている（図５（ｂ）参照）。 The magnet body 103 is magnetized with different polarities at portions including a pair of sides corresponding to the sides in the longitudinal direction of the opening 103a (sides extending in the vertical direction shown in FIG. 5A). Specifically, in the front side portion of the paper shown in FIG. 5A, the left half portion shown in the figure is magnetized to the N pole, and the right half portion is magnetized to the S pole. ing. On the other hand, in the portion on the back side of the paper shown in FIG. 5A, the S pole is magnetized in the left half portion shown in the figure, and the N pole is magnetized in the right half portion ( (Refer FIG.5 (b)).

また、磁石体１０３は、図５（ｂ）に示すように、磁気センサユニット１０２と対向した対向面（図５（ｂ）に示す下面）と、この対向面の裏面側に配置された非対向面（図５（ｂ）に示す上面）とを含む部分が互いに異なる極性に着磁されている。具体的には、図５（ｂ）に示す左方側部分において、同図に示す下方側部分がＳ極に着磁され、上方側部分がＮ極に着磁されている。同様に、図５（ｂ）に示す右方側部分において、同図に示す下方側部分がＮ極に着磁され、上方側部分がＳ極に着磁されている。 Further, as shown in FIG. 5 (b), the magnet body 103 has a facing surface (the bottom surface shown in FIG. 5 (b)) facing the magnetic sensor unit 102 and a non-facing surface disposed on the back side of the facing surface. The portions including the surface (the upper surface shown in FIG. 5B) are magnetized with different polarities. Specifically, in the left side portion shown in FIG. 5B, the lower side portion shown in FIG. 5 is magnetized to the S pole and the upper side portion is magnetized to the N pole. Similarly, in the right side portion shown in FIG. 5B, the lower side portion shown in FIG. 5 is magnetized to the N pole, and the upper side portion is magnetized to the S pole.

このように着磁される磁石体１０３の構成について図１を用いて説明すると、磁石体１０３においては、図１に示す手前側（右下方側）の一辺の下方側部分にＮ極、上方側部分にＳ極が着磁され、同図に示す奥側（左上方側）の一辺の下方側部分にＳ極、上方側部分にＮ極が着磁されている。なお、図１においては、説明の便宜上、磁石体１０３のＮ極に対応する部分に斜線を示している。 The configuration of the magnet body 103 magnetized in this way will be described with reference to FIG. 1. In the magnet body 103, the N pole and the upper side are arranged on the lower side portion of the front side (lower right side) shown in FIG. The S pole is magnetized in the part, the S pole is magnetized in the lower part of one side (upper left side) shown in the figure, and the N pole is magnetized in the upper part. In FIG. 1, for convenience of explanation, a portion corresponding to the N pole of the magnet body 103 is indicated by hatching.

ここで、このように着磁される磁石体１０３から生じる磁場の構成について、正方形状を有する開口部１０３ａ´が設けられた磁石体１０３´から生じる磁場との比較にて説明する。図６は、正方形状を有する開口部１０３ａ´が設けられた磁石体１０３´から生じる磁場の構成の説明図である。図６（ａ）、（ｂ）においては、それぞれ磁石体１０３´の平面図及び側面図を示している。図６（ｃ）においては、磁石体１０３´の中心からの距離と、磁場強度との関係を示している。図６（ａ）においては、磁場の強度を矢印の太さで表している。 Here, the configuration of the magnetic field generated from the magnet body 103 magnetized in this way will be described by comparison with the magnetic field generated from the magnet body 103 ′ provided with the opening 103 a ′ having a square shape. FIG. 6 is an explanatory diagram of the configuration of the magnetic field generated from the magnet body 103 ′ provided with the opening 103 a ′ having a square shape. FIGS. 6A and 6B show a plan view and a side view of the magnet body 103 ′, respectively. FIG. 6C shows the relationship between the distance from the center of the magnet body 103 ′ and the magnetic field strength. In FIG. 6A, the strength of the magnetic field is represented by the thickness of the arrow.

なお、図６に示す磁石体１０３´においては、本実施の形態に係る磁石体１０３と異なり、図６（ａ）に示す左方側半分の部分全体がＮ極に着磁され、同図に示す右方側半分の部分全体がＳ極に着磁された場合について示している。また、磁石体１０３´から生じる磁場の変化を検出する図示しない磁気センサユニット１０２´においては、本実施の形態に係る回転角度検出装置が備える磁気センサユニット１０２と同一の構成を有し、同一の位置関係で配置されているものとする。 Note that, in the magnet body 103 ′ shown in FIG. 6, unlike the magnet body 103 according to the present embodiment, the entire left half portion shown in FIG. It shows a case where the entire right half portion shown in FIG. Further, a magnetic sensor unit 102 ′ (not shown) that detects a change in the magnetic field generated from the magnet body 103 ′ has the same configuration as the magnetic sensor unit 102 included in the rotation angle detection device according to the present embodiment, and has the same configuration. Assume that they are arranged in a positional relationship.

正方形状を有する開口部１０３ａ´が設けられた磁石体１０３´において、Ｎ極に着磁された部分のうち、図６（ａ）に示す上下方向に延在する部分（以下、「Ｎ極側垂直部分」という）１０３ｂ´の中央から生じた磁場の強度は、Ｓ極に着磁された部分のうち、図６（ａ）に示す上下方向に延在する部分（以下、「Ｓ極側垂直部分」という）１０３ｃ´の中央に向かう磁場Ｍ１よりも、図６（ａ）に示す左右方向に延在する部分（以下、「Ｓ極側水平部分」という）１０３ｄ´の左端部近傍に向かう磁場Ｍ２の方が大きい。また、Ｎ極に着磁された部分のうち、図６（ａ）に示す左右方向に延在する部分（以下、「Ｎ極側水平部分」という）１０３ｅ´の右端部近傍から生じ、Ｓ極側垂直部分１０３ｄ´の中央に向かう磁場Ｍ３の強度は、Ｎ極側垂直部分１０３ｂ´の中央から生じ、Ｓ極側水平部分１０３ｄ´の右端部近傍に向かう磁場Ｍ２と略同等の強度を有する。 In the magnet body 103 ′ provided with the opening 103 a ′ having a square shape, among the portions magnetized to the N pole, a portion extending in the vertical direction shown in FIG. The intensity of the magnetic field generated from the center of 103b ′ (referred to as “vertical portion”) is the portion extending in the vertical direction shown in FIG. The magnetic field heading near the left end of the portion 103d ′ extending in the left-right direction shown in FIG. 6A (hereinafter referred to as the “S pole side horizontal portion”) rather than the magnetic field M1 going to the center of the portion 103c ′. M2 is larger. Further, among the portions magnetized in the N pole, the S pole is generated from the vicinity of the right end portion of the portion 103e ′ extending in the left-right direction shown in FIG. 6A (hereinafter referred to as “N pole side horizontal portion”). The intensity of the magnetic field M3 toward the center of the side vertical portion 103d ′ is substantially equal to that of the magnetic field M2 generated from the center of the N pole side vertical portion 103b ′ and toward the right end of the S pole side horizontal portion 103d ′.

磁気センサユニット１０２´においては、磁石体１０３´の回転に伴うＮ極側垂直部分１０３ｂ´からＳ極側垂直部分１０３ｃ´に向かう磁場（すなわち、磁場Ｍ１と平行な磁場。以下、適宜「平行磁場」という）の方向の変化に基づいて検出対象物の回転角度を検出する。しかしながら、磁石体１０３´においては、図６（ａ）に示すように、平行磁場と異なる方向の磁場（例えば、磁場Ｍ２や磁場Ｍ３）の強度が相対的に大きいことから、平行磁場が形成される領域を広くとることができない。この結果、磁気センサユニット１０２´を構成する複数の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１〜ＧＭＲ４において、適切に平行磁場の方向を検出できず、高精度に検出対象物の回転角度を検出することができない事態が発生し得る。 In the magnetic sensor unit 102 ′, a magnetic field (that is, a magnetic field parallel to the magnetic field M1) from the N-pole side vertical portion 103b ′ to the S-pole side vertical portion 103c ′ accompanying rotation of the magnet body 103 ′. The rotation angle of the object to be detected is detected based on the change in the direction of “)”. However, in the magnet body 103 ′, as shown in FIG. 6A, the strength of the magnetic field in a direction different from the parallel magnetic field (for example, the magnetic field M2 and the magnetic field M3) is relatively large, so a parallel magnetic field is formed. A large area cannot be taken. As a result, the plurality of magnetoresistive elements GMR1 to GMR4 constituting the magnetic sensor unit 102 ′ cannot appropriately detect the direction of the parallel magnetic field, and cannot detect the rotation angle of the detection target with high accuracy. Can occur.

また、磁石体１０３´においては、図６（ｂ）に示すように、磁石体１０３´の厚さ方向の全体が単一の極性に着磁されている。このため、磁石体１０３´の周囲には、Ｎ極側垂直部分１０３ｂ´からＳ極側垂直部分１０３ｃ´に向かって強度が大きい磁場が形成される（なお、図６（ｂ）においては、磁石体１０３´の下方側領域に形成される磁場のみを示している）。この場合、磁場の強度は、図６（ｃ）に示すように、磁石体１０３´の中心Ｏ近傍が最も小さく、中心ＯからのＮ極側垂直部分１０３ｂ´又はＳ極側垂直部分１０３´に近づくにつれて大きくなる。特に、磁場の強度が示す曲線は、磁石体１０３´の中心ＯからＮ極側垂直部分１０３ｂ´又はＳ極側垂直部分１０３ｃ´に向けて急峻なカーブを描いた状態となっている。磁気センサユニット１０２´が有する磁気抵抗効果素子１０４´には、このように形成された磁場が作用することとなる。 In addition, in the magnet body 103 ′, as shown in FIG. 6B, the whole magnet body 103 ′ in the thickness direction is magnetized with a single polarity. For this reason, a magnetic field having a large intensity is formed around the magnet body 103 ′ from the N pole side vertical portion 103 b ′ toward the S pole side vertical portion 103 c ′ (in FIG. 6B, the magnet Only the magnetic field formed in the lower region of the body 103 'is shown). In this case, as shown in FIG. 6C, the intensity of the magnetic field is the smallest in the vicinity of the center O of the magnet body 103 ′, and the N pole side vertical portion 103b ′ or the S pole side vertical portion 103 ′ from the center O It gets bigger as you get closer. In particular, the curve indicated by the strength of the magnetic field is a state in which a steep curve is drawn from the center O of the magnet body 103 ′ toward the N pole side vertical portion 103 b ′ or the S pole side vertical portion 103 c ′. The magnetic field formed in this way acts on the magnetoresistive effect element 104 ′ of the magnetic sensor unit 102 ′.

図７は、本実施の形態に係る回転角度検出装置が有する磁石体１０３から生じる磁場の説明図である。なお、図７（ａ）〜（ｃ）においては、磁石体１０３における図６（ａ）〜（ｃ）と同様の状態図を示している。また、以下の説明においては、説明の便宜上、磁石体１０３においても、Ｎ極に着磁された部分のうち、図７（ａ）に示す上下方向に延在する部分をＮ極側垂直部分１０３ｂと呼び、図７（ａ）に示す左右方向に延在する部分をＮ極側水平部分１０３ｅと呼ぶものとする。また、Ｓ極に着磁された部分のうち、図７（ａ）に示す上下方向に延在する部分をＳ極側垂直部分１０３ｃと呼び、図７（ａ）に示す左右方向に延在する部分をＳ極側水平部分１０３ｄと呼ぶものとする。さらに、Ｎ極側垂直部分１０３ｂからＳ極側垂直部分１０３ｃに向かう磁場を平行磁場と呼ぶものとする。 FIG. 7 is an explanatory diagram of a magnetic field generated from the magnet body 103 included in the rotation angle detection device according to the present embodiment. 7A to 7C show state diagrams similar to FIGS. 6A to 6C in the magnet body 103. FIG. Further, in the following description, for the convenience of description, also in the magnet body 103, the portion extending in the vertical direction shown in FIG. A portion extending in the left-right direction shown in FIG. 7A is referred to as an N-pole side horizontal portion 103e. In addition, among the parts magnetized to the S pole, the part extending in the vertical direction shown in FIG. 7A is called the S pole side vertical part 103c and extends in the left-right direction shown in FIG. 7A. The part is referred to as an S pole side horizontal part 103d. Further, a magnetic field from the N pole side vertical portion 103b toward the S pole side vertical portion 103c is referred to as a parallel magnetic field.

上述のように、磁石体１０３においては、長方形状を有する開口部１０３ａが設けられていることから、図６（ａ）に示す磁石体１０３´に比べ、Ｎ極側垂直部分１０３ｂの中央からＳ極側水平部分１０３ｄの上端部近傍までの距離が長い。このため、Ｎ極側垂直部分１０３ｂの中央から生じた磁場の強度は、Ｓ極側水平部分１０３ｄの左端部近傍に向かう磁場Ｍ４よりも、Ｓ極側垂直部分１０３ｃの中央に向かう磁場Ｍ５の方が大きい。また、Ｎ極側水平部分１０３ｅの右端部近傍から生じ、Ｓ極側垂直部分１０３ｃの中央に向かう磁場Ｍ６の強度は、Ｎ極側垂直部分１０３ｂの中央から生じ、Ｓ極側水平部分１０３ｄの左端部近傍に向かう磁場Ｍ４と略同等の強度を有する。 As described above, in the magnet body 103, the opening 103a having a rectangular shape is provided, and therefore, compared with the magnet body 103 'shown in FIG. The distance to the vicinity of the upper end of the pole-side horizontal portion 103d is long. For this reason, the intensity of the magnetic field generated from the center of the N pole side vertical portion 103b is greater in the direction of the magnetic field M5 toward the center of the S pole side vertical portion 103c than the magnetic field M4 toward the vicinity of the left end of the S pole side horizontal portion 103d. Is big. Further, the intensity of the magnetic field M6 generated from the vicinity of the right end portion of the N pole side horizontal portion 103e and toward the center of the S pole side vertical portion 103c is generated from the center of the N pole side vertical portion 103b, and the left end of the S pole side horizontal portion 103d. It has substantially the same strength as the magnetic field M4 heading near the part.

磁石体１０３においては、図７（ａ）に示すように、平行磁場と異なる方向の磁場（例えば、磁場Ｍ４や磁場Ｍ６）の強度が相対的に小さいことから、平行磁場が形成される領域を広くとることができる。この結果、磁気センサユニット１０２を構成する複数の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１〜ＧＭＲ４において、適切に平行磁場の方向を検出でき、高精度に検出対象物の回転角度を検出することが可能となる。 In the magnet body 103, as shown in FIG. 7A, since the intensity of the magnetic field in a direction different from the parallel magnetic field (for example, the magnetic field M4 and the magnetic field M6) is relatively small, the region where the parallel magnetic field is formed is formed. Can be taken widely. As a result, the plurality of magnetoresistive elements GMR1 to GMR4 constituting the magnetic sensor unit 102 can appropriately detect the direction of the parallel magnetic field, and can detect the rotation angle of the detection target with high accuracy.

また、磁石体１０３においては、図７（ｂ）に示すように、左方側部分において、下方側部分がＳ極に着磁され、上方側部分がＮ極に着磁されると共に、右方側部分において、下方側部分がＮ極に着磁され、上方側部分がＳ極に着磁されている。このため、磁石体１０３の周囲には、左方側部分において、磁石体１０３の上面から下面に向かう第１の磁場が形成され、右方側部分において、磁石体１０３の下面から上面に向かう第２の磁場が形成される。さらに、磁石体１０３の下方側部分に配置されたＮ極側垂直部分１０３ｂからＳ極側垂直部分１０３ｃに向かう第３の磁場が形成される（なお、図７（ｂ）においては、磁石体１０３の上方側領域に形成される磁場を省略している）。 In the magnet body 103, as shown in FIG. 7B, in the left side portion, the lower side portion is magnetized to the S pole, the upper side portion is magnetized to the N pole, and the right side In the side part, the lower part is magnetized to the N pole and the upper part is magnetized to the S pole. Therefore, a first magnetic field from the upper surface of the magnet body 103 toward the lower surface is formed around the magnet body 103 at the left side portion, and the first magnetic field from the lower surface of the magnet body 103 toward the upper surface is formed at the right side portion. Two magnetic fields are formed. Further, a third magnetic field is formed from the N pole side vertical portion 103b arranged in the lower portion of the magnet body 103 toward the S pole side vertical portion 103c (in FIG. 7B, the magnet body 103 is formed). The magnetic field formed in the upper region of is omitted).

磁気センサユニット１０２が有する磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１〜ＧＭＲ４に作用する磁場を構成する第３の磁場の強度は、第１の磁場及び第２の磁場の存在により低減され、図６（ｂ）に示す磁石体１０３´で形成される磁場よりも小さくなる。この場合、磁場の強度は、図７（ｃ）に示すように、磁石体１０３の中心Ｏ近傍が最も小さく、中心ＯからのＮ極側垂直部分１０３ｂ又はＳ極側垂直部分１０３ｃに近づくにつれて大きくなる。特に、磁場の強度が示す曲線は、磁石体１０３の中心ＯからＮ極側垂直部分１０３ｂ又はＳ極側垂直部分１０３ｃに向けて緩やかなカーブを描いた状態となっている。 The strength of the third magnetic field constituting the magnetic field acting on the magnetoresistive effect elements GMR1 to GMR4 included in the magnetic sensor unit 102 is reduced by the presence of the first magnetic field and the second magnetic field, as shown in FIG. It becomes smaller than the magnetic field formed by the magnet body 103 ′. In this case, as shown in FIG. 7C, the strength of the magnetic field is the smallest in the vicinity of the center O of the magnet body 103, and increases as it approaches the N-pole side vertical portion 103b or the S-pole side vertical portion 103c from the center O. Become. In particular, the curve indicated by the strength of the magnetic field is a state in which a gentle curve is drawn from the center O of the magnet body 103 toward the N pole side vertical portion 103b or the S pole side vertical portion 103c.

図６（ｃ）に示すように、磁気抵抗効果素子１０４´に作用する磁場の強度が急峻なカーブを描いて変化する場合、磁気抵抗効果素子１０４´においては、磁気抵抗効果素子１０４´を構成する自由層１０４ｄ´のみならず、固定層１０４ｂ´の磁化方向が変化する事態が発生し得る。この結果、磁石体１０３´の回転に伴う平行磁場の方向の変化を適切に検出できず、高精度に検出対象物の回転角度を検出することができなくなる。これに対し、本実施の形態に係る磁石体１０３においては、磁気抵抗効果素子１０４に作用する磁場の強度が緩やかなカーブを描いて変化することから、固定層１０４ｂの磁化方向が変化する事態を防止することができるので、磁石体１０３の回転に伴う平行磁場の方向の変化に基づいて高精度に検出対象物の回転角度を検出することが可能となる。 As shown in FIG. 6C, when the intensity of the magnetic field acting on the magnetoresistive effect element 104 ′ changes in a steep curve, the magnetoresistive effect element 104 ′ is configured as the magnetoresistive effect element 104 ′. In addition to the free layer 104d ′, the magnetization direction of the fixed layer 104b ′ may change. As a result, the change in the direction of the parallel magnetic field accompanying the rotation of the magnet body 103 ′ cannot be detected properly, and the rotation angle of the detection target cannot be detected with high accuracy. On the other hand, in the magnet body 103 according to the present embodiment, the intensity of the magnetic field acting on the magnetoresistive effect element 104 changes in a gentle curve, so that the magnetization direction of the fixed layer 104b changes. Therefore, the rotation angle of the detection target can be detected with high accuracy based on the change in the direction of the parallel magnetic field accompanying the rotation of the magnet body 103.

以上説明したように、本実施の形態に係る回転角度検出装置においては、磁石体１０３において、開口部１０３ａの長手方向の辺に対応する一組の辺を含む部分が互いに異なる極性に着磁されていることから、当該一組の辺の一方の辺から他方の辺に向かう平行な磁場が形成される領域を広くとることができる。このため、開口部１０３ａの内側に対応する位置に配置された複数の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１〜ＧＭＲ４に同一方向の磁場を作用させることができるので、高精度に検出対象物の回転角度を検出することが可能となる。 As described above, in the rotation angle detection device according to the present embodiment, portions of the magnet body 103 including a pair of sides corresponding to the longitudinal sides of the opening 103a are magnetized with different polarities. Therefore, a region where a parallel magnetic field is formed from one side of the set of sides to the other side can be widened. For this reason, a magnetic field in the same direction can be applied to the plurality of magnetoresistive elements GMR1 to GMR4 arranged at positions corresponding to the inside of the opening 103a, so that the rotation angle of the detection object is detected with high accuracy. It becomes possible.

特に、本実施の形態に係る回転角度検出装置においては、磁石体１０３における磁気センサユニット１０２との対向面と、この対向面の裏面側に配置された非対向面とを含む部分を互いに異なる極性に着磁していることから、磁気センサユニット１０２との対向面（又は非対向面）から非対向面（又は対向面）に向かう磁場を形成することができるので、磁気センサユニット１０２の内部に複数の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１〜ＧＭＲ４に配設した場合においても、複数の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１〜ＧＭＲ４に作用する磁場の強度がそれぞれの磁気抵抗効果素子の配設位置によって大きく変化する事態を防止することができる。この結果、それぞれの磁気抵抗効果素子で極端に大きい磁場を受けるものがなくなったため、磁気抵抗効果素子１０４を構成する固定層１０４ｂの磁化方向が強磁場により変化する事態を防止できるので、磁石体１０３の回転に伴う磁場の方向の変化に基づいて、より高精度に検出対象物の回転角度を検出することが可能となる。 In particular, in the rotation angle detection device according to the present embodiment, the portions including the facing surface of the magnet body 103 facing the magnetic sensor unit 102 and the non-facing surface disposed on the back surface side of the facing surface have different polarities. Since the magnetic field from the facing surface (or non-facing surface) to the non-facing surface (or facing surface) to the magnetic sensor unit 102 can be formed, the magnetic sensor unit 102 can be formed inside. Even when the magnetoresistive effect elements GMR1 to GMR4 are arranged, it is possible to prevent a situation in which the intensity of the magnetic field acting on the magnetoresistive effect elements GMR1 to GMR4 varies greatly depending on the location of the magnetoresistive effect elements. can do. As a result, since no magnetoresistive effect element receives an extremely large magnetic field, the magnetization direction of the fixed layer 104b constituting the magnetoresistive effect element 104 can be prevented from changing due to a strong magnetic field. It is possible to detect the rotation angle of the detection object with higher accuracy based on the change in the direction of the magnetic field accompanying the rotation of.

さらに、本実施の形態に係る回転角度検出装置においては、磁石体１０３の外形を、略正方形状に構成している。これにより、磁石体１０３の外形の一部を利用して検出対象物の所望の位置に直接又は間接的に位置決めし易くすることができるので、磁気センサユニット１０２が有する磁気抵抗効果素子１０４との位置精度を確保することが可能となる。なお、上記実施の形態においては、磁石体１０３の外形が略正方形状を有する場合について説明しているが、その外形を略長方形状に変更しても良い。この場合にも、上記実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。 Furthermore, in the rotation angle detection device according to the present embodiment, the outer shape of the magnet body 103 is formed in a substantially square shape. This makes it easy to directly or indirectly position the detection target at a desired position using a part of the outer shape of the magnet body 103, so that the magnetoresistive effect element 104 of the magnetic sensor unit 102 Position accuracy can be ensured. In the above embodiment, the case where the outer shape of the magnet body 103 has a substantially square shape is described, but the outer shape may be changed to a substantially rectangular shape. Also in this case, it is possible to obtain the same effect as the above embodiment.

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本考案の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本考案の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with various modifications. In the above-described embodiment, the size, shape, and the like illustrated in the accompanying drawings are not limited thereto, and can be appropriately changed within a range in which the effect of the present invention is exhibited. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the object of the present invention.

例えば、上記実施の形態においては、磁石体１０３の外形が略正方形状を有する場合について説明しているが、磁石体１０３の構成についてはこれに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、磁石体１０３の外形を、略長方形状、角部を丸めた正方形状又は角部を丸めた長方形状に変更してもよい。円形状又は楕円形状に変更しても良い。この場合にも、長方形状を有する開口部１０３ａが設けられていることを前提として、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。特に、磁石体１０３の外形を、略正方形状、略長方形状、角部を丸めた正方形状又は角部を丸めた長方形状とした場合には、磁石体１０３の外形の一部を利用して検出対象物の所望の位置に直接又は間接的に位置決めし易くすることができるので、磁気センサユニット１０２が有する磁気検出素子との位置精度を確保することが可能となる。また、このように任意の外形形状を有する磁石体１０３に適用することができるので、既存の回転角度検出装置で利用されている磁石体１０３のみを変更することで、検出対象物の回転角度の検出精度を向上することが可能となる。 For example, although the case where the outer shape of the magnet body 103 has a substantially square shape has been described in the above embodiment, the configuration of the magnet body 103 is not limited to this and can be changed as appropriate. For example, the outer shape of the magnet body 103 may be changed to a substantially rectangular shape, a square shape with rounded corners, or a rectangular shape with rounded corners. You may change into circular shape or elliptical shape. Also in this case, the same effects as those in the above embodiment can be obtained on the assumption that the opening 103a having a rectangular shape is provided. In particular, when the outer shape of the magnet body 103 is a substantially square shape, a substantially rectangular shape, a square shape with rounded corners or a rectangular shape with rounded corners, a part of the outer shape of the magnet body 103 is used. Since it is possible to easily position the detection target directly or indirectly at a desired position, it is possible to ensure the positional accuracy with the magnetic detection element of the magnetic sensor unit 102. In addition, since it can be applied to the magnet body 103 having an arbitrary outer shape in this way, the rotation angle of the detection target can be changed by changing only the magnet body 103 used in the existing rotation angle detection device. Detection accuracy can be improved.

１０１基板
１０２磁気センサユニット
１０３磁石体
１０３ａ開口部
１０４磁気抵抗効果素子
１０４ａ交換バイアス層
１０４ｂ固定層
１０４ｃ非磁性層
１０４ｄ自由層
１０４ｅ端子層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Substrate 102 Magnetic sensor unit 103 Magnet body 103a Opening 104 Magnetoresistive element 104a Exchange bias layer 104b Fixed layer 104c Nonmagnetic layer 104d Free layer 104e Terminal layer

Claims

A magnet body provided rotatably with the rotation of the detection object and a rotation angle of the detection object based on a change in the direction of the magnetic field accompanying the rotation of the magnet body. A magnetic sensor unit for detecting
The magnet body is configured by a plate-like annular body provided with an opening having a rectangular shape, and portions including a pair of sides corresponding to the sides in the longitudinal direction of the opening are magnetized with different polarities. The magnetic sensor unit has a detection unit in which a plurality of magnetic detection elements are arranged at a position corresponding to the inside of the opening in a plane parallel to the facing surface of the magnet body. Rotation angle detection device.

The magnet body is characterized in that portions including a facing surface facing the magnetic sensor unit and a non-facing surface arranged on the back side of the facing surface are magnetized to have different polarities. The rotation angle detection device according to 1.

3. The rotation angle detection device according to claim 1, wherein the outer shape of the magnet body has a substantially square shape, a substantially rectangular shape, a square shape with rounded corners, or a rectangular shape with rounded corners. .

The rotation angle detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the detection unit includes four magnetic detection elements that are bridge-connected.