JP7407041B2 - 磁気センサ - Google Patents
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Description
本発明の目的は、位置検出の精度向上を可能にした磁気センサを提供することにある。
以下、磁気センサの第1実施形態を図1~図5に従って説明する。
図1に示すように、位置検出装置1は、回転する被検出体2の位置(回転位置)を検出する回転検出装置3である。この回転検出装置3は、被検出体2と一体回転するように設けられた磁石4と、基板5に設けられたセンサIC6とを備える。センサIC6は、磁石4から付与される磁界を検出する磁気センサ7を備える。磁石4は、例えば円板形状をなし、被検出体2と同一軸心上に配置されている。磁石4は、周方向に沿ってN極及びS極が交互に入れ替わるように磁極が配列されている。被検出体2は、円環状の磁石4の孔8に一体回転可能に挿通固定されている。
図5に、従来技術の位置付けの回転検出装置3を図示する。この例の場合、従来技術の位置付けの磁気センサ40は、磁気抵抗素子Rmのセンサエレメント41がエレメント中心P’回りに全周に亘って等間隔に配列された配置パターンをとっている。磁気センサ40が同構成の場合、磁気センサ40のエレメント中心P’と磁石4との間の距離が「W2」と大きくなる。このため、磁石4から強い磁界を磁気センサ40の全体に付与することができず、これが角度検出の精度悪化に繋がってしまう。
(1)磁気センサ7は、第1ブリッジ回路11a及び第2ブリッジ回路11bを備える。第1ブリッジ回路11aは、センサエレメント32を交互に折り返すことにより形成された複数の磁気抵抗素子Rmがブリッジ状に組まれ、磁気抵抗素子Rmの第1群(本例は、第1磁気抵抗素子R1~第4磁気抵抗素子R4)で検出した磁界に応じた第1検出信号Sa1を出力する。第2ブリッジ回路11bは、センサエレメント32を交互に折り返すことにより形成された複数の磁気抵抗素子Rmがブリッジ状に組まれ、磁気抵抗素子Rmの第2群(本例は、第5磁気抵抗素子R5~第8磁気抵抗素子R8)で検出した磁界に応じた第2検出信号Sa2を、第1検出信号Sa1に対して正余弦の関係を有する波形で出力する。第1ブリッジ回路11a及び第2ブリッジ回路11bのセンサエレメント32は、エレメント中心P回りにおいて非全周で配置されている。
次に、第2実施形態を図6に従って説明する。なお、第2実施形態は、第1実施形態に記載した磁気センサ7のセンサエレメント32の配置パターンを変更した実施例である。よって、第1実施形態と同一部分には同じ符号を付して詳しい説明を省略し、異なる部分についてのみ詳述する。
(4)第1ブリッジ回路11a及び第2ブリッジ回路11bのセンサエレメント32は、コモンセントロイドとなる配置パターンによって配列されている。このように、磁気センサ7の第1ブリッジ回路11a及び第2ブリッジ回路11bのセンサエレメント32の配置をコモンセントロイド配置としたので、磁気センサ7の検出精度を向上することができる。
次に、第3実施形態を図7及び図8に従って説明する。なお、第3実施形態も第1及び第2実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(5)磁気センサ7は、第1ブリッジ回路11a及び第2ブリッジ回路11bを備えた第1ブリッジ対10aと、第1ブリッジ対10aと同様の構成をとる第2ブリッジ対10bとを備える。第2ブリッジ対10bは、自身のエレメント中心P2を第1ブリッジ対10aのエレメント中心P1と向き合うように配置されている。この場合、センサエレメント32がエレメント中心P回りにおいて非全周で配置されたセンサを2つ用いて、二重系の磁気センサ7を構築することができる。
・各実施形態において、図9に示すように、磁気センサ7のセンサエレメント32は、半円状に配列されることに限定されず、非半円状で配置されてもよい。図9の例の場合は、第1磁気抵抗素子R1、第3磁気抵抗素子R3、第5磁気抵抗素子R5及び第7磁気抵抗素子R7を1つの集合体と、残りの第2磁気抵抗素子R2、第4磁気抵抗素子R4、第6磁気抵抗素子R6及び第8磁気抵抗素子R8をもう1つの集合体とした配置パターンである。磁気センサ7をこのような配置としても、通常よりも、エレメント中心Pを磁石4に近づけることができる。
・各実施形態において、検出信号Saの周期は、180度に限定されず、例えば360度としてもよい。
・各実施形態において、第1検出信号Sa1は、正弦波信号に限定されず、これ以外の波形の信号としてもよい。また、第2検出信号Sa2は、余弦波信号に限定されず、これ以外の波形の信号としてもよい。
・各実施形態において、位置検出装置1は、回転検出する装置(回転検出装置3)に限定されず、例えば被検出体2が直線方向に動くリニア検出の装置としてもよい。
Claims (5)
- センサエレメントを交互に折り返すことにより形成された複数の磁気抵抗素子がブリッジ状に組まれ、前記磁気抵抗素子の第1群で検出した磁界に応じた第1検出信号を出力する第1ブリッジ回路と、
前記センサエレメントを交互に折り返すことにより形成された複数の磁気抵抗素子がブリッジ状に組まれ、前記磁気抵抗素子の第2群で検出した磁界に応じた第2検出信号を、前記第1検出信号に対して正余弦の関係を有する波形で出力する第2ブリッジ回路とを備えた磁気センサであって、
前記第1ブリッジ回路及び前記第2ブリッジ回路は、基板上に設けられ、
前記第1ブリッジ回路及び前記第2ブリッジ回路の前記センサエレメントは、前記複数の磁気抵抗素子からなるパターンの中心であるエレメント中心回りにおいて非全周で配置されており、
前記第1ブリッジ回路及び前記第2ブリッジ回路の複数の磁気抵抗素子の各々は、前記エレメント中心の周囲に位置付けられた端部を有し、
前記磁気センサは、半円状に形成される前記第1ブリッジ回路及び前記第2ブリッジ回路からなるパターンの直径部分が前記基板の一辺に平行となるように設けられているとともに、前記基板の検出対象に最も近い検出縁部と前記エレメント中心との間に空きスペースが延びて前記検出対象への前記エレメント中心の接近を許容するように配置されている、磁気センサ。 - 前記第1ブリッジ回路の前記センサエレメントと、前記第2ブリッジ回路の前記センサエレメントとは、前記エレメント中心回りにおいて交互に配置されている
請求項1に記載の磁気センサ。 - 前記第1ブリッジ回路及び前記第2ブリッジ回路の前記センサエレメントは、前記エレメント中心回りにおいて半円状に配置されている
請求項1又は2に記載の磁気センサ。 - 前記第1ブリッジ回路及び前記第2ブリッジ回路の前記センサエレメントは、コモンセントロイドとなる配置パターンによって配列されている
請求項1~3のうちいずれか一項に記載の磁気センサ。 - センサエレメントを交互に折り返すことにより形成された複数の磁気抵抗素子がブリッジ状に組まれ、前記磁気抵抗素子の第1群で検出した磁界に応じた第1検出信号を出力する第1ブリッジ回路と、
前記センサエレメントを交互に折り返すことにより形成された複数の磁気抵抗素子がブリッジ状に組まれ、前記磁気抵抗素子の第2群で検出した磁界に応じた第2検出信号を、前記第1検出信号に対して正余弦の関係を有する波形で出力する第2ブリッジ回路とを備え、
前記第1ブリッジ回路及び前記第2ブリッジ回路の前記センサエレメントが、前記複数の磁気抵抗素子からなるパターンの中心であるエレメント中心回りにおいて非全周で配置されているセンサを2つ用いて構成された磁気センサであって、
一方の前記センサは、前記第1ブリッジ回路及び前記第2ブリッジ回路を備えた第1ブリッジ対を備え、
他方の前記センサは、前記第1ブリッジ対と同様の構成をとり、自身のエレメント中心を前記第1ブリッジ対のエレメント中心と向き合うように配置された第2ブリッジ対を備え、
前記一方のセンサの前記第1ブリッジ対及び前記他方のセンサの前記第2ブリッジ対において、各センサにおける前記第1ブリッジ回路及び前記第2ブリッジ回路の前記センサエレメントは、略三角形状をなす各センサエレメントが自身のエレメント中心回りに沿って周方向に等間隔で並ぶように半円状に配置されており、
前記各センサエレメントを半円状に配置した前記第1ブリッジ対及び前記第2ブリッジ対のそれぞれの直径部分は、各センサの周方向両端に配置された両センサエレメントの略三角形状の一辺によって構成され、
半円状に形成される前記第1ブリッジ対及び前記第2ブリッジ対の直径部分が、互いに平行となるように対向して設けられている、磁気センサ。
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