JP7090818B1 - 磁気検出装置 - Google Patents

Abstract

磁気検出装置（１００）は、磁石部（２）と、複数の磁電変換素子（４）と、磁性体板（５）とを備えている。複数の磁電変換素子（４）は、磁石部（２）の着磁方向に沿って磁石部（２）に重ねられている。磁性体板（５）は、着磁方向に沿って複数の磁電変換素子（４）に重ねられている。複数の磁電変換素子（４）の感磁方向は、着磁方向に交差している。磁性体板（５）は、着磁方向に交差する長手方向を有している。

Description

本開示は、磁気検出装置に関するものである。

複数の磁電変換素子を有する磁気検出装置がある。複数の磁電変換素子は、ブリッジ回路を構成している。複数の磁電変換素子の各々の端部には、電極が設けられている。ブリッジ回路の対向する２つの電極の間には、電源が接続されている。電源は、定電圧の電圧および定電流の電流を出力するように構成されている。磁気検出装置は、複数の磁電変換素子の抵抗値の変化を電圧の変化に変換することで、磁電変換素子に作用している磁界の変化を検出するように構成されている。

例えば、特開２００５－１５６３６８号公報（特許文献１）に記載の磁気検出装置（回転検出装置）は、磁石部（磁石）と、複数の磁電変換素子と、基板とを備えている。複数の磁電変換素子は、基板上に並べられている。磁気検出装置は、移動磁性体の回転による磁界強度の変化を磁電変換素子によって検出することで移動磁性体の回転方向を検知するための装置である。磁界強度は、移動磁性体の突起部が磁電変換素子に接近することで変化する。

特開２００５－１５６３６８号公報

上記公報に記載の磁気検出装置では、磁石部から発生する磁界に位置依存性がある。すなわち、磁石部の端部側に配置された第１の磁電変換素子に印加される磁界の方向は、磁石部の中心側に配置された第２の磁電変換素子に印加される磁界の方向とは異なっている。第１の磁電変換素子および第２の磁電変換素子に印加される磁界の向きは、移動磁性体の突起部が第１の磁性体素子側から第２の磁電変換素子側に向かって接近することで、突起部に向かって斜め方向に変化する。第１の磁電変換素子に印加される磁界は、第２の磁電変換素子に印加される磁界よりも斜め方向を向いている。第１の磁電変換素子に印加された磁界の方向と第１の磁電変化素子から見た突起部の方向との角度差は、第２の磁電変換素子に印加された磁界の方向と第２の磁電変化素子から見た突起部の方向との角度差よりも小さい。このため、第１の磁電変換素子における磁界強度の変化は、第２の磁電変換素子における磁界強度の変化よりも小さい。よって、磁気検出装置の感度が低い。

本開示は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、検出感度を向上させることができる磁気検出装置を提供することである。

本開示の磁気検出装置は、回転する移動磁性体を検出する磁気検出装置である。磁気検出装置は、磁石部と、複数の磁電変換素子と、磁性体板とを備えている。複数の磁電変換素子は、磁石部の着磁方向に沿って磁石部に重ねられている。磁性体板は、着磁方向に沿って複数の磁電変換素子に重ねられている。複数の磁電変換素子の感磁方向は、着磁方向に交差している。磁石部の着磁方向は、移動磁性体の回転軸に平行である。磁性体板は、着磁方向に交差しかつ移動磁性体の回転軸に向かう方向に沿った長手方向を有している。

本開示の磁気検出装置によれば、磁気検出装置の検出感度を向上させることができる。

実施の形態１に係る磁気検出装置の構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態１に係る磁気検出装置の構成を概略的に示す上面図である。 実施の形態１に係る磁気検出装置の構成を概略的に示す回路図である。 実施の形態１に係る磁気検出装置に印加された磁界を概略的に示す上面図である。 比較例に係る磁気検出装置の構成および比較例に係る磁気検出装置に印加された磁界を概略的に示す上面図である。 実施の形態２に係る磁気検出装置の構成を概略的に示す上面図である。 実施の形態３に係る磁気検出装置の構成を概略的に示す上面図である。 実施の形態４に係る磁気検出装置の構成を概略的に示す上面図である。 実施の形態４の変形例に係る磁気検出装置の構成を概略的に示す上面図である。 実施の形態５に係る磁気検出装置の構成を概略的に示す上面図である。 実施の形態６に係る磁気検出装置の構成を概略的に示す上面図である。 実施の形態６に係る磁気検出装置に印加された磁界を概略的に示す上面図である。 実施の形態７に係る磁気検出装置の構成を概略的に示す上面図である。

以下、実施の形態について図に基づいて説明する。なお、以下では、同一または相当する部分に同一の符号を付すものとし、重複する説明は繰り返さない。

実施の形態１．
図１～４を用いて、実施の形態１に係る磁気検出装置１００の構成を説明する。

図１に示されるように、磁気検出装置１００は、移動磁性体１の移動による磁界の変化を検出するように構成されている。磁気検出装置１００は、例えば、移動磁性体１の回転による磁界の変化を検出するように構成されている。本実施の形態の磁気検出装置１００は、例えば、自動車のエンジンの制御のためにクランクまたはカム等の回転の検出に用いられる。移動磁性体１は、例えば、エンジンのシャフトに取り付けられる。シャフトの回転によって、移動磁性体１は回転する。図１～図４では、移動磁性体１の回転方向は、白抜き矢印によって示されている。なお、本実施の形態の磁気検出装置１００が移動磁性体１による磁界の変化を検出する原理は後述される。

移動磁性体１は、円板部１１と、複数の突起部１２とを含んでいる。円板部１１は、回転するように構成されている。複数の突起部１２の各々は、円板部１１から円板部１１の径方向に沿って突出している。移動磁性体１は、円板部１１が回転することによって周囲の磁界を変化させるように構成されている。移動磁性体１の回転軸ＡＸは、円板部１１の中心を通っている。移動磁性体１の回転軸ＡＸは、後述されるＺ軸方向ＤＲ３に沿って伸びている。

図２に示されるように、磁気検出装置１００は、磁石部２と、基板３と、複数の磁電変換素子４と、磁性体板５とを含んでいる。なお、図２では、基板３と磁性体板５との間に配置された複数の磁電変換素子４の外形は、破線によって示されている。本実施の形態において、複数の磁電変換素子４が並べられた方向は、Ｘ軸方向ＤＲ１である。磁気検出装置１００から移動磁性体１に向かう方向は、Ｙ軸方向ＤＲ２である。磁性体板５が複数の磁電変換素子４に重ねられた方向は、Ｚ軸方向ＤＲ３である。Ｘ軸方向ＤＲ１、Ｙ軸方向ＤＲ２およびＺ軸方向ＤＲ３は、互いに直交している。Ｘ軸方向ＤＲ１は、磁気検出装置１００の位置における移動磁性体１の移動方向でもある。Ｘ軸方向ＤＲ１は、円板部１１とＹ軸との交点Ｉにおける円板部１１の法線方向でもある。

磁石部２は、例えば、永久磁石である。磁石部２は、例えば、電磁石であってもよい。磁石部２は、着磁方向を有している。磁石部２の着磁方向とは、磁石部２の磁化の方向である。着磁方向は、Ｚ軸方向ＤＲ３に沿っている。望ましくは、複数の磁電変換素子４は、磁石部２のＸ軸方向ＤＲ１における中心線ＣＬに対して対称に配置されている。望ましくは、複数の磁電変換素子４は、磁石部２のＹ軸方向ＤＲ２における中心線からずれて配置されている。

磁石部２による磁界は、磁石部２のＮ極から出てＮ極に対向するＳ極に向かう。磁界は、Ｎ極からＳ極に向かう過程においてＸ軸方向ＤＲ１およびＹ軸方向ＤＲ２の少なくともいずれかに沿って曲がる。磁界のＸ軸方向ＤＲ１成分は、中心線ＣＬから離れるほど大きくなる。なお、磁石部２のＸ軸方向ＤＲ１における中心線ＣＬ上では、磁界はＸ軸方向ＤＲ１成分を有していない。磁石部２のＹ軸方向ＤＲ２における中心線からずれた位置において、磁界はＹ軸方向ＤＲ２成分を有している。

基板３は、Ｘ軸方向ＤＲ１に沿って幅を有している。基板３は、Ｘ軸方向ＤＲ１において端部および中心を有している。複数の磁電変換素子４は、基板３の両端および中心に配置されている。基板３の端部に配置された磁電変換素子４（第１磁電変換素子４ａおよび第６磁電変換素子４ｆ）には、Ｘ軸方向ＤＲ１およびＹ軸方向ＤＲ２の磁界成分が印加される。基板３の中心に配置された磁電変換素子４（第３磁電変換素子４ｃおよび第４磁電変換素子４ｄ）に印加されるＸ軸方向ＤＲ１に沿った磁界は、基板３の端部に配置された磁電変換素子４に印加されるＸ軸方向ＤＲ１に沿った磁界よりも小さい。

基板３は、着磁方向（Ｚ軸方向ＤＲ３）に沿って磁石部２に重ねられている。望ましくは、基板３のＸ軸方向ＤＲ１における中心線は、磁石部２のＸ軸方向ＤＲ１における中心線ＣＬと一致している。基板３には、複数の磁電変換素子４および磁性体板５が搭載されている。基板３、複数の磁電変換素子４および磁性体板５は、一体的に構成されていてもよい。基板３は、例えば、プリント基板である。基板３は、シリコン（Ｓｉ）基板であってもよい。基板３、複数の磁電変換素子４および磁性体板５は、半導体プロセスによって一体的に構成されていてもよい。基板３、複数の磁電変換素子４および磁性体板５は、別体であってもよい。

基板３は、信号処理回路８を有している。信号処理回路８は、複数の磁電変換素子４から送信された電気信号に基づいて移動磁性体１の移動を検知するように構成されている。信号処理回路８は、例えば、集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）によって構成されている。

複数の磁電変換素子４は、磁石部２の着磁方向に沿って磁石部２に重ねられている。複数の磁電変換素子４は、Ｚ軸方向ＤＲ３に沿って磁石部２に重ねられている。複数の磁電変換素子４の各々は、磁界の変化を電気信号の変化に変換するように構成されている。複数の磁電変換素子４の各々は、電気信号を基板３の信号処理回路８に送信するように構成されている。

複数の磁電変換素子４の各々は、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子（ＭＲ：Magneto Resistive））または磁気インピーダンス素子（ＭＩ素子（ＭＩ：Magneto Impedance））である。複数の磁電変換素子４の各々が磁気抵抗効果素子である場合、望ましくは、複数の磁電変換素子４の各々は、巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子（ＧＭＲ：Giant Magneto Resistive））およびトンネル磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ素子（ＴＭＲ：Tunnel Magneto Resistive））のいずれかである。磁電変換素子４は、Ｘ軸方向ＤＲ１およびＹ軸方向ＤＲ２がなす仮想の平面内における磁界変化を検出するように構成されている。

複数の磁電変換素子４は、感磁方向を有している。磁電変換素子４は、感磁方向に沿った磁界の変化を検出するように構成されている。複数の磁電変換素子４の感磁方向は、着磁方向（Ｚ軸方向ＤＲ３）に交差している。本実施の形態において、複数の磁電変換素子４の各々の感磁方向は、磁石部２の着磁方向（Ｚ軸方向ＤＲ３）に直交している。複数の磁電変換素子４の各々の感磁方向は、移動磁性体１の移動方向に直交している。

本実施の形態において、複数の磁電変換素子４の各々の感磁方向は、Ｙ軸方向ＤＲ２に沿っている。このため、複数の磁電変換素子４の各々は、Ｙ軸方向ＤＲ２に沿った磁界の変化を検出するように構成されている。なお、後述されるように、感磁方向は、Ｘ軸方向ＤＲ１に沿っていてもよい。

複数の磁電変換素子４同士は、互いに間隔を空けて配置されている。複数の磁電変換素子４同士は、等間隔に配置されていてもよい。複数の磁電変換素子４同士は、着磁方向に交差するように間隔を空けて配置されている。複数の磁電変換素子４同士は、Ｘ軸方向ＤＲ１に沿って間隔を空けて配置されている。

本実施の形態において、複数の磁電変換素子４は、第１磁電変換素子４ａ～第６磁電変換素子４ｆを含んでいる。第１磁電変換素子４ａ～第６磁電変換素子４ｆは、互いに間隔を空けて配置されている。第１磁電変換素子４ａ～第６磁電変換素子４ｆは、この順にＸ軸方向ＤＲ１に沿って一列に並べられている。第１磁電変換素子４ａ～第３磁電変換素子４ｃは、磁石部２のＸ軸方向ＤＲ１における中心線ＣＬに対して第４磁電変換素子４ｄ～第６磁電変換素子４ｆとは反対側に配置されている。

第１磁電変換素子４ａおよび第６磁電変換素子４ｆは、磁石部２のＸ軸方向ＤＲ１における中心線ＣＬに対して対称に配置されている。第２磁電変換素子４ｂおよび第５磁電変換素子４ｅは、磁石部２のＸ軸方向ＤＲ１における中心線ＣＬに対して対称に配置されている。第３磁電変換素子４ｃおよび第４磁電変換素子４ｄは、磁石部２のＸ軸方向ＤＲ１における中心線ＣＬに対して対称に配置されている。なお、磁電変換素子４の数は、６個に限られない。

後述されるように、一対の磁電変換素子４は、１つのブリッジ回路を構成している。第１磁電変換素子４ａ～第６磁電変換素子４ｆは、３つのブリッジ回路を構成している。

第１磁電変換素子４ａ～第６磁電変換素子４ｆは、シリコン（Ｓｉ）製の基板３の信号処理回路８に成膜されることで基板３と一体的に形成されていてもよい。また、第１磁電変換素子４ａ～第６磁電変換素子４ｆ上には、図示されない絶縁膜が配置されていてもよい。磁性体板５は、図示されない絶縁膜上に成膜されていてもよい。この場合、基板３、磁電変換素子４、図示されない絶縁膜および磁性体板５は、一体的に構成されている。磁性体板５は、例えば、磁性体が半導体プロセスによって積層されることで成膜されている。磁性体は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、スパッタリング、蒸着またはめっき等によって成膜されている。磁性体は、フォトリソグラフィー、エッチング工程を経て磁性体板５の形状に成形される。

磁性体板５は、着磁方向に沿って複数の磁電変換素子４に重ねられている。磁性体板５は、Ｚ軸方向ＤＲ３に沿って複数の磁電変換素子４に重ねられている。図２では、磁性体板５は、磁石部２とで複数の磁電変換素子４を挟み込んでいる。すなわち、磁性体板５、複数の磁電変換素子４および磁石部２は、Ｚ軸方向ＤＲ３に沿ってこの順に配置されていてもよい。図示されないが、磁性体板５は、磁石部２と複数の磁電変換素子４との間に配置されていてもよい。

磁性体板５は、着磁方向に交差する長手方向を有している。磁性体板５の長手方向は、Ｚ軸方向ＤＲ３に交差している。望ましくは、磁性体板５の長手方向は、Ｚ軸方向ＤＲ３に直交している。

望ましくは、磁性体板５の長手方向は、複数の磁電変換素子４の感磁方向に沿っている。磁性体板５の長手方向は、Ｙ軸方向ＤＲ２に沿っている。後述されるように、磁性体板５の長手方向は、Ｘ軸方向ＤＲ１に沿っていてもよい。磁性体板５の長手方向は、Ｘ軸方向ＤＲ１およびＹ軸方向ＤＲ２がなす仮想の平面内にあればよい。望ましくは、磁性体板５の長手方向は、移動磁性体１の移動方向に直交している。

磁性体板５は、長手方向に直交する短手方向を有している。磁性体板５の長手方向における寸法は、磁性体板５の短手方向における寸法よりも大きい。磁性体板５の短手方向は、Ｘ軸方向ＤＲ１に沿っている。

本実施の形態において、磁性体板５のアスペクト比とは、磁性体板５の短手方向に対する磁性体板５の長手方向の比率である。磁性体板５のアスペクト比は、１よりも大きい。磁性体板５のアスペクト比は、例えば、２以上である。

磁性体板５は、複数の磁性体部５０を含んでいる。複数の磁性体部５０の各々は、複数の磁電変換素子４の各々にそれぞれ重ねられている。複数の磁性体部５０の各々の長手方向における寸法は、複数の磁電変換素子４の長手方向における寸法よりも大きい。複数の磁性体部５０の各々の短手方向における寸法は、複数の磁電変換素子４の各々の短手方向における寸法以上である。

本実施の形態において、複数の磁性体部５０は、第１磁性体部５ａ～第６磁性体部５ｆを含んでいる。第１磁性体部５ａ～第６磁性体部５ｆの各々は、第１磁電変換素子４ａ～第６磁電変換素子４ｆの各々にそれぞれ重ねられている。磁性体部５０の数は、６個に限られず、適宜に決められてもよい。

第１磁性体部５ａ～第６磁性体部５ｆは、Ｘ軸方向ＤＲ１に沿ってこの順に配置されている。第３磁性体部５ｃおよび第４磁性体部５ｄは、磁石部２のＸ軸方向ＤＲ１における中心線を挟み込むように配置されている。第２磁性体部５ｂおよび第５磁性体部５ｅは、Ｘ軸方向ＤＲ１に沿って第３磁性体部５ｃおよび第４磁性体部５ｄを挟み込むように配置されている。第１磁性体部５ａおよび第６磁性体部５ｆは、Ｘ軸方向ＤＲ１に沿って第２磁性体部５ｂ～第５磁性体部５ｅを挟み込むように配置されている。

磁性体板５を着磁方向に沿って見た磁性体板５の形状は、多角形である。具体的には、磁性体板５を着磁方向に沿って見た磁性体板５の形状は、長方形である。後述されるように、磁性体板５の形状は、長方形以外であってもよい。

磁性体板５は、磁性体によって構成されている。磁性体板５の材料は、例えば、電磁鋼板、鉄（Ｆｅ）、パーマロイまたはフェライトである。磁性体板５の材料は、例えば、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）およびニッケル（Ｎｉ）の少なくともいずれかを含む強磁性体であってもよい。磁性体板５の材料は、高い透磁率を有する軟磁性体であってもよい。例えば、鉄（Ｆｅ）とニッケル（Ｎｉ）の合金であるパーマロイは高い透磁率を有する軟磁性体であるため、磁性体板５の材料に好適である。

図３に示されるように、第１磁電変換素子４ａおよび第３磁電変換素子４ｃは、第１ブリッジ回路Ｂ１を構成している。なお、図３のＶｃｃは、定電圧を示している。第１ブリッジ回路Ｂ１には、定電圧Ｖｃｃが印加される。磁界の変化による第１磁電変換素子４ａおよび第３磁電変換素子４ｃの抵抗値の変化が電圧の変化として検出される。すなわち、磁界の変化が電圧の変化に変換される。

第４磁電変換素子４ｄおよび第６磁電変換素子４ｆは、第２ブリッジ回路Ｂ２を構成している。第２ブリッジ回路Ｂ２には、定電圧Ｖｃｃが印加される。磁界の変化による第４磁電変換素子４ｄおよび第６磁電変換素子４ｆの抵抗値の変化が電圧の変化として検出される。

第２磁電変換素子４ｂおよび第５磁電変換素子４ｅは、第３ブリッジ回路Ｂ３を構成している。第３ブリッジ回路Ｂ３には、定電圧Ｖｃｃが印加される。磁界の変化による第２磁電変換素子４ｂおよび第５磁電変換素子４ｅの抵抗値の変化が電圧の変化として検出される。

第１ブリッジ回路Ｂ１によって電圧変換された第１の中点出力Ａは、増幅回路９１によって差動出力ＯＰ１として増幅される。第２ブリッジ回路によって電圧変換された第２の中点出力Ｂは、増幅回路９１によって差動出力ＯＰ１として増幅される。差動出力ＯＰ１は、比較回路９２に入力される。差動出力ＯＰ１は、比較回路９２において、比較用の電圧Ｖｒｅｆ１と比較される。比較回路９２は、第１の信号および第２の信号を出力する。第１の信号は、出力回路９３によって最終出力ＦＯに変換される。最終出力ＦＯによって磁性移動体の回転角が検出される。第２の信号は、Ｄフリップフロップ回路９４のＤ端子Ｄに入力される。

次に、図４を用いて、実施の形態１に係る磁気検出装置１００が磁界を検出する原理を説明する。

図４には、複数の磁電変換素子４の各々に印加されている磁界の方向および磁電変換素子４（第１磁電変換素子４ａおよび第６磁電変換素子４ｆ）と突起部１２とを結ぶ線が図示されている。図４では、複数の磁電変換素子４の各々に印加されている磁界の方向は、実線で示されている。図４では、磁電変換素子４（第１磁電変換素子４ａおよび第６磁電変換素子４ｆ）と突起部１２とを結ぶ線が二点鎖線で示されている。なお、破線は、磁気検出装置１００が磁性体板５を含んでいない場合における磁界の向きを示している。

磁界は、複数の磁電変換素子４の各々に印加される。本実施の形態において、磁電変換素子４は、磁電変換素子４に突起部１２が接近または離間した場合における磁界の感磁方向（Ｙ軸方向ＤＲ２）に沿った変化を検出する。

移動磁性体１の突起部１２がＸ軸方向ＤＲ１に沿って磁電変換素子４に接近するほど、磁電変換素子４に印加される磁界の向きとＹ軸方向ＤＲ２とがなす角の角度は小さくなる。これにより、磁電変換素子４に印加される磁界のＹ軸方向ＤＲ２成分は、大きくなる。移動磁性体１の突起部１２がＸ軸方向ＤＲ１に沿って磁電変換素子４から離れるほど、磁電変換素子４に印加される磁界の向きとＹ軸方向ＤＲ２とがなす角の角度は大きくなる。これにより、磁電変換素子４に印加される磁界のＹ軸成分は、小さくなる。磁電変換素子４は、上記の磁界のＹ軸方向ＤＲ２成分の変化に基づいて磁界の変化を検出する。

続いて、比較例に係る磁気検出装置１０１と比較しながら本実施の形態に係る磁気検出装置１００の作用効果を説明する。

図５に示されるように、比較例に係る磁気検出装置１０１は、磁性体板５（図１参照）を含んでいない。比較例に係る磁気検出装置１０１は、磁性体板５（図１参照）を含んでいない点を除いて、本実施の形態に係る磁気検出装置１００と同一の構成を有している。比較例に係る磁気検出装置１０１の感磁方向は、Ｙ軸方向である。

比較例に係る磁気検出装置１０１では、突起部１２が第１磁電変換素子４ａから離れた位置に配置されている際において、第１磁電変換素子４ａに印加されている磁界の方向と第１磁電変換素子４ａと突起部１２とを結ぶ直線の方向との間には角度差がある。上記の角度差は、磁性体板５が設けられている場合の角度差（図４参照）よりも小さい。磁界は、突起部１２の接近によって引き込まれるように変化する。しかしながら、磁性体板５が設けられている場合（図４参照）よりも上記の角度差が小さいため、突起部１２が第１磁電変換素子４ａに接近するように移動した際における第１磁電変換素子４ａに印加される磁界の変化も磁性体板５が設けられている場合（図４参照）よりも小さい。このため、磁電変換素子４に印加される磁界のＹ軸方向ＤＲ２成分の変化も、磁性体板５が設けられている場合（図４参照）よりも小さい。よって、磁電変換素子４が検知する磁界の変化も、磁性体板５が設けられている場合（図４参照）よりも小さい。したがって、比較例に係る磁気検出装置１０１の検出感度は、磁性体板５が設けられている場合（図４参照）よりも低い。

これに対して、本実施の形態に係る磁気検出装置１００によれば、図２に示されるように、磁性体板５は、着磁方向に交差する長手方向を有している。このため、複数の磁電変換素子４の各々に印加される磁界が磁性体板５の長手方向に沿うように磁界を矯正することができる。よって、磁性体板５が設けられていない場合（図５参照）よりも、移動磁性体１が磁電変換素子４に接近した場合における磁界の変化を大きくすることができる。したがって、磁気検出装置１００の検出感度を向上させることができる。

より詳細には、磁性体板５は、着磁方向に交差する長手方向を有している。このため、磁石部２から生じた磁界を磁性体板５の長手方向に沿うように矯正することができる。磁性体板５の長手方向がＹ軸方向ＤＲ２に沿っているため、磁石部２から生じた磁界をＹ軸方向ＤＲ２に沿うように矯正することができる。すなわち、磁界のＸ軸方向ＤＲ１の磁界成分を減少させることができる。これにより、突起部１２が第１磁電変換素子４ａから離れた位置に配置されている際に、第１磁電変換素子４ａに印加されている磁界の方向と第１磁電変換素子４ａと突起部１２とを結ぶ方向との角度差を大きくすることができる。このため、突起部１２が第１磁電変換素子４ａに接近するように移動した際における第１磁電変換素子４ａに印加される磁界の角度の変化も大きくすることができる。よって、磁電変換素子４が検知する磁界の変化も大きくすることができる。したがって、磁気検出装置１００の検出感度を向上させることができる。

磁電変換素子４の感度は、感磁方向（Ｙ軸方向ＤＲ２）に対して直交する方向（Ｘ軸方向ＤＲ１）の磁界が印加された場合に低下することがある。特に、比較例に係る磁気検出装置１０１では、基板３の端部に配置された磁電変換素子４（第１磁電変換素子４ａおよび第６磁電変換素子４ｆ）における磁界のＸ軸方向ＤＲ１成分は、基板３の中心に配置された磁電変換素子４よりも大きい。このため、基板３の端部に配置された磁電変換素子４の検出感度は、基板３の中心に配置された磁電変換素子４よりも低い。

これに対して、本実施の形態に係る磁気検出装置１００では、図２に示されるように、磁性体板５の長手方向は、複数の磁電変換素子４の感磁方向（Ｙ軸方向ＤＲ２）に沿っている。このため、基板３の端部に配置された磁電変換素子４（第１磁電変換素子４ａおよび第６磁電変換素子４ｆ）における磁界のＸ軸方向ＤＲ１成分を低減することができる。このため、基板３の端部に配置された磁電変換素子４の検出感度の低下を抑制することができる。

なお、磁性体板５のアスペクト比が大きいほど、磁性体板５による上記の磁界のＸ軸方向ＤＲ１成分を小さくする効果を大きくすることができる。このため、磁性体板５のアスペクト比が大きいほど望ましい。例えば、磁性体板５のアスペクト比は、２以上である。

図２に示されるように、複数の磁性体部５０の各々は、複数の磁電変換素子４の各々にそれぞれ重ねられている。このため、複数の磁電変換素子４の各々の磁界の向きを磁性体部５０の長手方向に沿うように矯正することができる。よって、複数の磁電変換素子４の各々の感度を向上させることができる。

図２に示されるように、磁性体板５の着磁方向における形状は、多角形である。このため、磁性体板５として多角形の形状を有する磁性体を用いることができる。

図２に示されるように、磁性体板５の着磁方向における形状は、長方形である。このため、磁性体板５として長方形の形状を有する磁性体を用いることができる。

複数の磁電変換素子４の各々は、ＭＲ素子またはＭＩ素子であることが望ましい。これにより、面内感磁素子によって、磁電変換素子４の感度を向上させることができる。

複数の磁電変換素子４の各々は、ＧＭＲ素子およびＴＭＲ素子のいずれかであってもよい。この場合、磁電変換素子４がＧＭＲ素子およびＴＭＲ素子でない場合よりも、磁電変換素子４の感度を向上させることができる。

図１に示されるように、磁性体板５の長手方向は、移動磁性体１の移動方向に対して直交していてもよい。この場合、移動磁性体１の接近による磁界の変化を大きくすることができる。よって、磁気検出装置１００の検出感度を向上させることができる。

実施の形態２．
次に、図６を用いて、実施の形態２に係る磁気検出装置１００の構成を説明する。実施の形態２は、特に説明しない限り、上記の実施の形態１と同一の構成および作用効果を有している。したがって、上記の実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。

図６に示されるように、本実施の形態に係る磁気検出装置１００の磁性体板５は、複数の磁性体部５０を含んでいる。複数の磁性体部５０の各々は、複数の磁電変換素子４の各々にそれぞれ重ねられている。

複数の磁性体部５０の各々は、短手方向に沿って第１磁性体部分５１と、第２磁性体部分５２とに分割されている。複数の磁電変換素子４の各々には、第１磁性体部分５１および第２磁性体部分５２が重ねられている。なお、複数の磁性体部５０の各々は、例えば、３つ以上の磁性体部分に分割されていてもよい。

第１磁性体部分５１と第２磁性体部分５２とは、隙間を空けて配置されている。このため、磁電変換素子４は、磁性体板５に覆われていない部分を有している。磁電変換素子４の磁性体板５に覆われていない部分の面積は、小さい方が好ましい。

続いて、本実施の形態の作用効果を説明する。
本実施の形態に係る磁気検出装置１００によれば、図６に示されるように、複数の磁性体部５０の各々は、短手方向に沿って第１磁性体部分５１と、第２磁性体部分５２とに分割されている。このため、複数の磁性体板５の各々が分割されていない場合よりも、磁性体板５のアスペクト比を向上させることができる。これにより、磁石部２から生じた磁界を長手方向（Ｙ軸方向ＤＲ２）に沿うようにさらに矯正することができる。よって、突起部１２の接近に対する磁気検出装置１００の感度をさらに向上させることができる。

実施の形態３．
次に、図７を用いて、実施の形態３に係る磁気検出装置１００の構成を説明する。実施の形態３は、特に説明しない限り、上記の実施の形態１と同一の構成および作用効果を有している。したがって、上記の実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。

図７に示されるように、本実施の形態に係る磁気検出装置１００の複数の磁性体部５０は、第１磁性体部５ａと、第２磁性体部５ｂと、第３磁性体部５ｃと、第４磁性体部５ｄと、第５磁性体部５ｅと、第６磁性体部５ｆとを含んでいる。

第１磁性体部５ａは、長手方向に沿って第２磁性体部５ｂ、第３磁性体部５ｃ、第４磁性体部５ｄおよび第５磁性体部５ｅの各々よりも大きい寸法を有している。第２磁性体部５ｂは、長手方向に沿って第３磁性体部５ｃおよび第４磁性体部５ｄの各々よりも大きい寸法を有している。第１磁性体部５ａおよび第６磁性体部５ｆは、長手方向に沿って同じ寸法を有している。第２磁性体部５ｂおよび第５磁性体部５ｅは、長手方向に沿って同じ寸法を有している。第３磁性体部５ｃおよび第４磁性体部５ｄは、長手方向に沿って同じ寸法を有している。

第１磁性体部５ａおよび第６磁性体部５ｆのアスペクト比は、第２磁性体部５ｂ～第５磁性体部５ｅのアスペクト比よりも大きい。第２磁性体部５ｂおよび第５磁性体部５ｅのアスペクト比は、第３磁性体部５ｃおよび第４磁性体部５ｄのアスペクト比よりも大きい。このため、長手方向に沿うように磁界を矯正する効果は、第１磁性体部５ａ、第２磁性体部５ｂ、第３磁性体部５ｃの順に大きい。磁石部２のＸ軸方向ＤＲ１における中心線ＣＬから離れるほど、磁性体部５０のアスペクト比が大きい。

続いて、本実施の形態の作用効果を説明する。
本実施の形態に係る磁気検出装置１００によれば、図７に示されるように、第１磁性体部５ａは、長手方向に沿って第２磁性体部５ｂよりも大きい寸法を有している。このため、第１磁性体部５ａによって磁界を矯正する効果を、第２磁性体部５ｂによって磁界を矯正する効果よりも強くすることができる。よって、複数の磁電変換素子４の各々に印加される磁界の強度に応じて、第１磁性体部５ａまたは第２磁性体部５ｂを使い分けることで、複数の磁電変換素子４の感度を調整することができる。

より詳細には、基板３の端部に配置された磁電変換素子４（第１磁電変換素子４ａ）に印加される磁界は、基板３の中心寄りに配置された磁電変換素子４（第２磁電変換素子４ｂ）に印加される磁界よりも大きいＸ軸方向ＤＲ１成分を有している。このため、第１磁電変換素子４ａは、第２磁電変換素子４ｂよりも、磁界のＸ軸方向ＤＲ１成分の影響を受けやすい。よって、第１磁電変換素子４ａに印加される磁界は、第２磁電変換素子４ｂに印加される磁界よりも強く矯正されることが好ましい。本実施の形態では、第１磁電変換素子４ａに第２磁性体部５ｂよりも大きいアスペクト比を有する第１磁性体部５ａが重ねられ、第２磁電変換素子４ｂに第２磁性体部５ｂが重ねられる。これにより、第１磁電変換素子４ａに印加される磁界を第２磁電変換素子４ｂに印加される磁界よりも強く矯正することができる。したがって、第１磁電変換素子４ａに対する磁界のＸ軸方向ＤＲ１成分の影響を低減することができる。

実施の形態４．
次に、図８および図９を用いて、実施の形態４に係る磁気検出装置１００の構成を説明する。実施の形態４は、特に説明しない限り、上記の実施の形態１と同一の構成および作用効果を有している。したがって、上記の実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。

図８に示されるように、本実施の形態に係る磁気検出装置１００の磁性体板５を着磁方向に沿って見た磁性体板５の形状は、多角形である。複数の磁性体部５０の各々を着磁方向に沿って見た磁性体部５０の形状は、多角形である。複数の磁性体部５０の各々を着磁方向に沿って見た磁性体部５０の形状は、例えば、三角形または台形である。複数の磁性体部５０の全ての形状が三角形であってもよいし、台形であってもよい。複数の磁性体部５０の各々の形状は、三角形、台形および長方形のいずれかであってもよい。本実施の形態では、第１磁性体部５ａおよび第２磁性体部５ｂの形状は、台形である。第２磁性体部５ｂおよび第５磁性体部５ｅの形状は、三角形である。第３磁性体部５ｃおよび第４磁性体部５ｄの形状は、長方形である。

図９に示されるように、実施の形態４の変形例に係る磁気検出装置１００の磁性体板５を着磁方向に沿って見た磁性体板５の形状は、楕円形である。複数の磁性体部５０の各々を着磁方向に沿って見た磁性体部５０の形状は、楕円形である。なお、本実施の形態において、磁性体板５の長手方向とは、楕円形の長径が伸びている方向であり、磁性体板５の短手方向とは、楕円形の短径が伸びている方向である。

続いて、本実施の形態の作用効果を説明する。
本実施の形態に係る磁気検出装置１００によれば、図８に示されるように、磁性体板５を着磁方向に沿って見た磁性体板５の形状は、多角形である。このため、磁性体板５として多角形の板を用いることができる。また、複数の磁性体部５０の各々の形状を異ならせることで、複数の磁性体部５０の各々による磁界を矯正する効果を異ならせることができる。これにより、複数の磁電変換素子４の各々の感度を個々に調整することができる。

図８に示されるように、磁性体板５の形状は、三角形または台形である。このため、磁界を矯正する磁性体板５の効果を磁性体板５の形状が長方形である場合と異ならせることができる。

本実施の形態の変形例に係る磁気検出装置１００によれば、図９に示されるように、磁性体板５を着磁方向に沿って見た磁性体板５の形状は、楕円形である。このため、磁性体板５として楕円形の板を用いることができる。

図９に示されるように、磁性体板５の形状は、楕円形である。このため、磁界を矯正する磁性体板５の効果を磁性体板５の形状が長方形である場合と異ならせることができる。

実施の形態５．
次に、図１０を用いて、実施の形態５に係る磁気検出装置１００の構成を説明する。実施の形態５は、特に説明しない限り、上記の実施の形態１と同一の構成および作用効果を有している。したがって、上記の実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。

図１０に示されるように、本実施の形態に係る磁気検出装置１００では、磁性体板５は、複数の磁性体部５０を含んでいる。磁性体板５は、着磁方向に沿って複数の磁電変換素子４に重ねられた少なくとも１つの磁性体部５０を含んでいる。図１０では、磁性体部５０は、２つの磁電変換素子４に重ねられているが、２つ以上の磁電変換素子４に重ねられていてもよい。

具体的には、第１磁性体部５ａは、着磁方向に沿って第１磁電変換素子４ａおよび第２磁電変換素子４ｂに重ねられている。第２磁性体部５ｂは、着磁方向に沿って第３磁電変換素子４ｃに重ねられている。第３磁性体部５ｃは、着磁方向に沿って第４磁電変換素子４ｄに重ねられている。第４磁性体部５ｄは、着磁方向に沿って第５磁電変換素子４ｅおよび第６磁電変換素子４ｆに重ねられている。第１磁性体部５ａおよび第４磁性体部５ｄは、第２磁性体部５ｂおよび第３磁性体部５ｃよりも大きいＸ軸方向ＤＲ１の寸法およびＹ軸方向ＤＲ２の寸法を有している。

続いて、本実施の形態の作用効果を説明する。
本実施の形態に係る磁気検出装置１００によれば、図１０に示されるように、磁性体板５は、着磁方向に沿って複数の磁電変換素子４に重ねられた少なくとも１つの磁性体部５０を含んでいる。このため、複数の磁性体部５０の各々が複数の磁電変換素子４の各々に重ねられる場合よりも、複数の磁性体部５０の数を減らすことができる。よって、磁気検出装置１００の部品の数を減らすことができる。したがって、磁気検出装置１００の組立を容易にすることができる。

実施の形態６．
次に、図１１および図１２を用いて、実施の形態６に係る磁気検出装置１００の構成を説明する。実施の形態６は、特に説明しない限り、上記の実施の形態１と同一の構成および作用効果を有している。したがって、上記の実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。

図１１に示されるように、本実施の形態に係る磁気検出装置１００の磁性体板５は、全ての磁電変換素子４に重なっている。本実施の形態では、磁性体板５は、第１磁電変換素子４ａ～第６磁電変換素子４ｆの全てに重なっている。

本実施の形態において、複数の磁電変換素子４の感磁方向は、複数の磁電変換素子４が並べられた方向（Ｘ軸方向ＤＲ１）に沿っている。複数の磁電変換素子４が並べられた方向は、移動磁性体１の移動方向に沿っている。

本実施の形態において、磁性体板５の長手方向は、移動磁性体１の移動方向に沿っている。磁性体板５の長手方向は、複数の磁電変換素子４が並べられた方向に沿っている。磁性体板５の長手方向は、Ｘ軸方向ＤＲ１に沿っている。磁性体板５の短手方向は、Ｙ軸方向ＤＲ２に沿っている。

続いて、図５に示される比較例に係る磁気検出装置１０１と比較しながら本実施の形態の作用効果を説明する。

図５に示されるように、比較例に係る磁気検出装置１０１では、突起部１２が第１磁電変換素子４ａから離れた位置に配置されている際において、第１磁電変換素子４ａに印加されている磁界の方向と第１磁電変換素子４ａと突起部１２とを結ぶ直線の方向との間には角度差がある。上記の角度差は、磁性体板５が設けられている場合の角度差（図１１参照）よりも小さい。磁界は、突起部１２の接近によって引き込まれるように変化する。しかしながら、磁性体板５が設けられている場合（図１１参照）よりも上記の角度差が小さいため、突起部１２が第１磁電変換素子４ａに接近するように移動した際における第１磁電変換素子４ａに印加される磁界の変化も磁性体板５が設けられている場合（図１１参照）よりも小さい。このため、磁電変換素子４に印加される磁界のＸ軸方向ＤＲ１成分の変化も、磁性体板５が設けられている場合（図１１参照）よりも小さい。よって、磁電変換素子４が検知する磁界の変化も、磁性体板５が設けられている場合（図１１参照）よりも小さい。したがって、比較例に係る磁気検出装置１０１の検出感度は、磁性体板５が設けられている場合（図１１参照）よりも低い。

また、磁電変換素子４の感度は、感磁方向（Ｘ軸方向ＤＲ１）に対して直交する方向（Ｙ軸方向ＤＲ２）の磁界が印加された場合に低下することがある。特に、比較例に係る磁気検出装置１０１では、基板３の端部に配置された磁電変換素子４（第１磁電変換素子４ａおよび第６磁電変換素子４ｆ）における磁界のＹ軸方向ＤＲ２成分は、基板３の中心に配置された磁電変換素子４よりも大きい。このため、基板３の端部に配置された磁電変換素子４の検出感度は、基板３の中心に配置された磁電変換素子よりも低い。

これに対して、本実施の形態に係る磁気検出装置１００によれば、図１２に示されるように、複数の磁電変換素子４の感磁方向は、複数の磁電変換素子４が並べられた方向（Ｘ軸方向ＤＲ１）に沿っている。磁性体板５の長手方向は、複数の磁電変換素子４が並べられた方向（Ｘ軸方向ＤＲ１）に沿っている。このため、複数の磁電変換素子４の各々に印加される磁界が複数の磁電変換素子４が並べられた方向（Ｘ軸方向ＤＲ１）に沿うように磁界を矯正することができる。また、磁界のＹ軸方向ＤＲ２成分を低減することができる。よって、磁性移動体が磁電変換素子４に接近した場合における磁界の変化を、磁性体板５が設けられていない場合（図５参照）よりも大きくすることができる。したがって、磁気検出装置１００の検出感度を向上させることができる。

より詳細には、磁性体板５の長手方向は、複数の磁電変換素子４が並べられた方向（Ｘ軸方向ＤＲ１）に沿っている。このため、磁石部２から生じた磁界を磁性体板５の長手方向に沿うように矯正することができる。磁性体板５の長手方向がＸ軸方向ＤＲ１に沿っているため、磁石部２から生じた磁界をＸ軸方向ＤＲ１に沿うように矯正することができる。すなわち、磁界のＹ軸方向ＤＲ２の磁界成分が減少する。これにより、突起部１２が第１磁電変換素子４ａから離れた位置に配置されている際に、第１磁電変換素子４ａに印加されている磁界の方向と第１磁電変換素子４ａと突起部１２とを結ぶ方向との角度差を大きくすることができる。このため、突起部１２が第１磁電変換素子４ａに接近するように移動した際における第１磁電変換素子４ａに印加される磁界の角度の変化も大きくすることができる。よって、磁電変換素子４が検知する磁界の変化も大きくすることができる。したがって、磁気検出装置１００の検出感度を向上させることができる。

本実施の形態に係る磁気検出装置１００によれば、磁性体板５は、全ての磁電変換素子４に重なっている。このため、磁性体板５が全ての磁電変換素子４に重なっていない場合よりも、磁気検出装置１００の部品の数を減らすことができる。

実施の形態７．
次に、図１３を用いて、実施の形態７に係る磁気検出装置１００の構成を説明する。実施の形態７は、特に説明しない限り、上記の実施の形態６と同一の構成および作用効果を有している。したがって、上記の実施の形態６と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。

本実施の形態に係る磁気検出装置１００の複数の磁電変換素子４は、少なくとも１つの露出素子４９を有している。露出素子４９は、感磁方向に沿って磁性体板５から露出している。すなわち、露出素子４９には、磁性体板５が重ねられていない。

具体的には、第１磁電変換素子４ａ、第２磁電変換素子４ｂ、第５磁電変換素子４ｅおよび第６磁電変換素子４ｆには、磁性体板５が重ねられている。第３磁電変換素子４ｃおよび第４磁電変換素子４ｄは、露出素子４９である。

続いて、本実施の形態の作用効果を説明する。
本実施の形態に係る磁気検出装置１００によれば、図１３に示されるように、露出素子４９は、感磁方向に沿って磁性体板５から露出している。このため、露出素子４９に印加される磁界は、磁性体板５によって矯正されない。よって、露出素子４９に印加される磁界がＹ軸方向ＤＲ２に向いた状態が維持されたままで、他の磁電変換素子４に印加される磁界をＸ軸方向ＤＲ１に向けることができる。すなわち、複数の磁電変換素子４の各々に印加される磁界の方向を調整することができる。したがって、複数の磁電変換素子４の各々の感度を個別に調整することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２ 磁石部、４ 磁電変換素子、５ 磁性体板、５ａ 第１磁性体部、５ｂ 第２磁性体部、５０ 磁性体部、５１ 第１磁性体部分、５２ 第２磁性体部分、１００ 磁気検出装置。

Claims (13)

1. 回転する移動磁性体を検出する磁気検出装置において、
   磁石部と、
   前記磁石部の着磁方向に沿って前記磁石部に重ねられた複数の磁電変換素子と、
   前記着磁方向に沿って前記複数の磁電変換素子に重ねられた磁性体板とを備え、
   前記複数の磁電変換素子の感磁方向は、前記着磁方向に交差しており、
   前記磁石部の前記着磁方向は、前記移動磁性体の回転軸に平行であり、
   前記磁性体板は、前記着磁方向に交差しかつ前記移動磁性体の前記回転軸に向かう方向に沿った長手方向を有している、磁気検出装置。
2. 前記磁性体板は、複数の磁性体部を含み、
   前記複数の磁性体部の各々は、前記複数の磁電変換素子の各々にそれぞれ重ねられている、請求項１に記載の磁気検出装置。
3. 前記磁性体板は、前記長手方向に直交する短手方向を有しており、
   前記複数の磁性体部の各々は、前記短手方向に沿って第１磁性体部分と、第２磁性体部分とに分割されており、
   前記複数の磁電変換素子の各々には、前記第１磁性体部分および前記第２磁性体部分が重ねられている、請求項２に記載の磁気検出装置。
4. 前記複数の磁性体部は、第１磁性体部と、第２磁性体部とを含み、
   前記第１磁性体部は、前記長手方向に沿って前記第２磁性体部よりも大きい寸法を有している、請求項２に記載の磁気検出装置。
5. 前記磁性体板を前記着磁方向に沿って見た前記磁性体板の形状は、多角形である、請求項１～４のいずれか１項に記載の磁気検出装置。
6. 前記磁性体板を前記着磁方向に沿って見た前記磁性体板の形状は、長方形である、請求項１～５のいずれか１項に記載の磁気検出装置。
7. 前記磁性体板を前記着磁方向に沿って見た前記磁性体板の形状は、楕円形である、請求項１～４のいずれか１項に記載の磁気検出装置。
8. 回転する移動磁性体を検出する磁気検出装置において、
   磁石部と、
   前記磁石部の着磁方向に沿って前記磁石部に重ねられた複数の磁電変換素子と、
   前記着磁方向に沿って前記複数の磁電変換素子に重ねられた磁性体板とを備え、
   前記複数の磁電変換素子の感磁方向は、前記着磁方向に交差しており、
   前記磁石部の前記着磁方向は、前記移動磁性体の回転軸に平行であり、
   前記複数の磁電変換素子の前記感磁方向は、前記複数の磁電変換素子が並べられた方向に沿っており、
   前記磁性体板は、前記着磁方向に交差しかつ前記複数の磁電変換素子が並べられた前記方向に沿った長手方向を有している、磁気検出装置。
9. 前記磁性体板を前記着磁方向に沿って見た前記磁性体板の形状は、長方形である、請求項８に記載の磁気検出装置。
10. 前記複数の磁電変換素子の各々は、ＭＲ素子またはＭＩ素子である、請求項１～９のいずれか１項に記載の磁気検出装置。
11. 前記複数の磁電変換素子の各々は、ＧＭＲ素子およびＴＭＲ素子のいずれかである、請求項１０に記載の磁気検出装置。
12. 前記磁性体板の前記長手方向は、前記複数の磁電変換素子の前記感磁方向に沿っている、請求項１～１１のいずれか１項に記載の磁気検出装置。
13. 前記磁性体板は、全ての前記複数の磁電変換素子に重なっている、請求項１～１２のいずれか１項に記載の磁気検出装置。

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