JPH1010141A - 磁気式回転検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な回路構成で、一回転当たりで多数のパ
ルス信号を得ることができるようにする。 【解決手段】 回転体に回転方向に沿ってＮ極とＳ極と
を交互に等間隔で着磁した着磁面に対向して、複数の磁
気抵抗素子２０，３０をＮ極とＳ極の一磁極幅の非整数
倍だけ隔てた位置に配置する。磁気抵抗素子２０，３０
は磁性体と非磁性体とを交互に積層した人工格子膜２
２，３２を有している。人工格子膜２２，３２は互いに
直列に接続されるとともに、定電流源回路６１により同
人工格子膜２２，３２に一定の電流が流されていて、人
工格子膜２２，３２の両端子間の電圧変化により、回転
体の回転に伴う磁気抵抗素子２０，３０の抵抗値の変化
に対応したパルス列信号を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両などの各種装
置に組み込まれて回転部分の回転角、回転方向、回転速
度などを磁気的に検出する磁気式回転検出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置は、特開平４−１５
２２１２号公報に示されているように、回転方向に沿っ
てＮ極とＳ極を交互かつ等間隔に着磁してなる回転体の
着磁面に対向するように２個の磁気抵抗部を配置すると
ともに、各磁気抵抗部の間隔を着磁ピッチλ（Ｎ極及び
Ｓ極の各磁極幅の２倍の長さ）のλ／８に設定してい
る。そして、これらの磁気抵抗部に各定電流源回路から
それぞれ独立に定電流を流して、回転体の回転に伴い各
磁気抵抗部の両端に現れる電圧を取り出すとともに基準
電圧とそれぞれ比較した後、各比較結果の排他論理和を
とって出力するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の装
置にあっては、磁気抵抗部に接続するための配線数は必
ず３本以上必要になるとともに、２個以上の定電流源回
路が必要になり、さらに排他論理和をとる回路も必要と
なるので、磁気抵抗部の周辺回路が複雑になるという問
題がある。また、この従来の装置では、回転体の回転方
向を検出することはできないという問題もある。

【０００４】

【発明の概要】本発明の第１の特徴は、上記前者の問題
に対処するためになされたもので、その構成上の特徴
は、複数の磁気抵抗部を回転体の回転方向の異なる位置
にＮ極及びＳ極の各磁極幅の非整数倍関係にある間隔を
隔てて配置するとともに直列に接続して、複数の磁気抵
抗部の全体に付与される電圧の変化又は複数の磁気抵抗
部に共通に流れる電流の変化により前記複数の磁気抵抗
部の各抵抗値の変化を表す信号を合成して取り出すよう
にしたことにある。この場合、前記磁気抵抗部を、磁性
体と非磁性体を交互に積層した人工格子膜で構成するこ
とが好ましい。

【０００５】この構成によれば、直列に接続した複数の
磁気抵抗部に一つの定電流源回路によって定電流を流し
たり、直列に接続した複数の磁気抵抗部の両端に一つの
定電圧源回路によって定電圧を付与すればよいので、定
電流源回路又は定電圧源回路の構成が簡単になるととも
に、複数の磁気抵抗部への配線数を２本にできる。さら
に、複数の磁気抵抗部を各磁極幅の非整数倍関係にある
間隔を隔てて配置し、複数の磁気抵抗部の各抵抗値の変
化を表す信号を合成して取り出すようになっているの
で、排他論理和回路などを用いなくても回転体の回転に
伴って一回転当たり多数のパルスを取り出すことができ
る。その結果、この発明によれば、簡単な構成で回転体
の低速回転をも検出できるようになる。

【０００６】また、本発明の第２の特徴は、前記従来装
置の後者の問題を解決するためになされもので、前記第
１の特徴を有する磁気式回転検出装置において、前記複
数の磁気抵抗部の回転体の回転方向の距離を各磁極幅の
非整数倍関係に保った上で各磁極幅の半分の距離と異な
らせるとともに、複数の磁気抵抗部のうちの少なくとも
一つの抵抗の最大値を異ならせるようにしたことにあ
る。この構成によれば、複数の磁気抵抗部のうちの少な
くとも一つが回転体の回転に伴ってレベルの異なるパル
ス信号を出力させるように作用するとともに、隣り合う
パルス信号の間隔を異ならせるので、これらのレベルの
異なるパルス信号の出力順序により回転体の回転方向も
検出できるようになる。

【０００７】また、本発明の第３の特徴は、前記従来装
置の前者の問題を解決するためになされもので、同軸的
に配置されて一体的に回転するとともに回転方向に沿っ
てＮ極とＳ極を交互かつ等間隔にそれぞれ着磁してなる
第１及び第２回転体を設けるとともに、これらの第１及
び第２回転体の各着磁面に対向して第１及び第２磁気抵
抗部を設け、第１回転体のＮ極及びＳ極の各磁極に対す
る第２回転体のＮ極及びＳ極の各磁極の回転方向の相対
位置及び第１磁気抵抗部に対する第２磁気抵抗部の回転
方向の相対位置のうちの少なくとも一方の相対位置をず
らして、第１磁気抵抗部が第１回転体の磁極の中心に対
向して位置するとき第２磁気抵抗部は第２回転体の磁極
の中心に対向する位置から外れて位置するように配置す
るとともに、第１磁気抵抗部と前記第２磁気抵抗部を直
列に接続し、第１及び第２磁気抵抗部の全体に付与され
る電圧の変化又は第１及び第２磁気抵抗部に共通に流れ
る電流の変化により第１及び第２磁気抵抗部の各抵抗値
の変化を表す信号を合成して取り出すようにしたことに
ある。この場合、前記第１及び第２磁気抵抗部を、磁性
体と非磁性体を交互に積層した人工格子膜で構成するこ
とが好ましい。

【０００８】この構成によっても、直列に接続した第１
及び第２磁気抵抗部に一つの定電流源回路によって定電
流を流したり、直列に接続した第１及び第２磁気抵抗部
の両端に一つの定電圧源回路によって定電圧を付与すれ
ばよいので、定電流源回路又は定電圧源回路の構成が簡
単になるとともに、第１及び第２磁気抵抗部への配線数
を２本にできる。さらに、第１磁気抵抗部が第１回転体
の磁極の中心に対向して位置するとき第２磁気抵抗部は
第２回転体の磁極の中心に対向する位置から外れて位置
するように配置し、第１及び第２磁気抵抗部の各抵抗値
の変化を表す信号を合成して取り出すようになっている
ので、排他論理和回路などを用いなくても回転体の回転
に伴って一回転当たり多数のパルス信号を取り出すこと
ができる。その結果、この発明によれば、簡単な構成で
回転体の低速回転をも検出できるようになる。

【０００９】さらに、本発明の第４の特徴は、前記従来
装置の後者の問題を解決するためになされもので、前記
第３の特徴を有する磁気式回転検出装置において、第１
磁気抵抗部が第１回転体の磁極の中心に対向して位置す
るとき、第２磁気抵抗部は第２回転体の磁極の中心に対
向する位置から外れて位置するようにした上で、第２磁
気抵抗部は第２回転体の磁極の境界に対向する位置から
も外れて位置するように配置するとともに、第１及び第
２磁気抵抗部の各抵抗の最大値を異ならせるようにした
ことにある。この構成によれば、第１及び第２磁気抵抗
部が第１及び第２回転体の回転に伴ってレベルの異なる
パルス信号を出力するように作用するとともに、隣り合
うパルス信号の間隔を異ならせるので、これらのレベル
の異なるパルス信号の出力順序により回転体の回転方向
も検出できるようになる。

【００１０】

【発明の実施の形態】

ａ．第１実施形態 まず、本発明の第１実施形態について説明すると、図１
は同実施形態に係る磁気式回転検出装置を原理的に示し
ており、図２は図１の一部を直線状に展開するともに拡
大して示している。この磁気式回転検出装置は、環状部
材の外周面に回転方向に沿ってＮ極とＳ極を交互かつ等
間隔に着磁してなる回転体１０と、回転体１０の着磁面
に対向して配置された磁気抵抗手段を構成する複数の磁
気抵抗素子２０，３０とを備えている。

【００１１】回転体１０は、例えば図３に示すように、
車輪（図示しない）が接続されるハブベアリング４１の
内側端に固定したリング部材４２の外周上に固定されて
おり、車輪と連動して回転する。磁気抵抗素子２０，３
０は回転体１０に対向して設けたブラケット４３にそれ
ぞれ固定されており、同ブラケット４３は、ハブベアリ
ング４１をボールベアリング４４を介して回転可能に支
持するキャリア４５の内側端に固定したカバー４６に固
定されている。カバー４６にはコネクタ４７が接続され
ており、同コネクタ４７はリード線５１，５２を介して
磁気抵抗素子２０，３０に接続されている。

【００１２】磁気抵抗素子２０，３０は、図４に示すよ
うに、鏡面仕上げしたシリコン基板上に絶縁層としての
シリコン酸化膜（ＳiＯ₂膜）を形成した酸化膜付きのシ
リコン基板２１，３１上に、鉄ニッケルＮiＦeなどの磁
性体からなるバッファ層を設け、さらにバッファ層上に
線状パターン化された強磁性体と非磁性体を交互に積層
してなる多層構造の人工格子膜２２，３２（複数の磁気
抵抗部）により構成されている。なお、人工格子膜２
２，３２は、シリコン酸化膜（ＳiＯ₂膜）などからなる
保護膜により覆われ、同保護膜上にはアルミニウムから
なる電極２３，２４，３３，３４が露出している。この
ように構成した磁気抵抗素子２０，３０においては、そ
れらの電極２３，２４間及び電極３３，３４間の各抵抗
値が人工格子膜２２，３２の面に平行な方向の磁界の強
さの変化に対して大きく変化することが知られている。
図５に示すように、水平方向の磁界の強さが「０」のと
き人工格子膜２２，３２の抵抗値が最大になるととも
に、例えば、水平方向の±３００ガウスの磁界の強さで
人工格子膜２２，３２の抵抗値はほぼ最小となり（飽和
し）、±３００ガウスの磁界の強さの変化に対して抵抗
変化率はほぼ２０パーセント程度である。なお、抵抗変
化率は（最大抵抗値−最小抵抗値）／(最大抵抗値)とし
て定義される。

【００１３】ふたたび図１，２の説明に戻ると、磁気抵
抗素子２０，３０は、その板面を回転体１０の着磁面及
び回転体１０の回転方向に直交させるとともに回転体１
０の回転方向の異なる位置に配設されており、両素子２
０，３０の間隔はＮ極及びＳ極の各磁極幅のほぼ半分に
設定されている。なお、人工格子膜２２，３２も、回転
体１０の着磁面にほぼ平行かつ回転方向に直行するよう
に配設されている。

【００１４】次に、磁気抵抗素子２０，３０の電気的配
線について説明する。磁気抵抗素子２０，３０は、電極
２４，３４間を接続するリード線５３により直列に接続
されている。一方、磁気抵抗素子２０，３０の電極２
３，３３はリード線５１，５２及びコネクタ４７を介し
て車体に組み込まれた電気回路６０に接続されている。
電気回路６０は、図６に示すように、定電流源回路６１
及び比較器６２を備えている。定電流源回路６１はリー
ド線５１に接続されて磁気抵抗素子２０，３０に一定の
電流を流す。比較器６２は正側入力端にてリード線５１
を介して磁気抵抗素子２０，３０の一端に接続されると
ともに負側入力端にて基準電圧源６３に接続されてお
り、リード線５１の電圧が基準電圧源６３からの基準電
圧Ｖref以上になったとき矩形状のパルス信号を出力す
る。リード線５２は電気回路６０内にて接地されてい
る。

【００１５】次に、上記のように構成した第１実施形態
の動作を説明すると、車輪が回転すると、回転体１０も
ハブベアリング４１及びリング部材４２を介して車輪に
連動して回転する。一方、磁気抵抗素子２０，３０はキ
ャリア４５に固定されているので、回転体１０が磁気抵
抗素子２０，３０に対して相対回転することになる。こ
の場合、磁気抵抗素子２０，３０の間隔はＮ極及びＳ極
の各磁極幅の半分に設定されているので、各磁極の着磁
面から垂直に出入りする磁界であって、人工格子膜２
２，３２の面内を平行に通過する磁界の強さは図７(Ａ)
(Ｃ)に示すように互いにπ／２だけ位相のずれた正弦波
状に変化する。そして、回転体１０の回転に伴い、磁気
抵抗素子２０，３０が各磁極の境目に位置するとき人工
格子膜２２，３２の抵抗値は大きな値を示し、それ以外
の位置では小さな値を示す。人工格子膜２２，３２の抵
抗値は図５に示す特性で変化するので、人工格子膜２
２，３２（電極２３，２４間及び電極３３，３４間）の
各抵抗値は回転体１０の回転に伴い図７(Ｂ)(Ｄ)のよう
に変化する。

【００１６】いま、人工格子膜２２，３２には定電流源
回路６１によって一定の電流が流れているので、人工格
子膜２２，３２の両端間の電圧は、各磁極幅の半分に対
応した周期毎に高くなり、比較器６２の正側入力端には
図７(Ｅ)に示すような急峻なパルス列信号が供給され
る。一方、比較器６２の負側入力端には基準電圧源６３
からの基準電圧Ｖrefが与えられているので、比較器６
２は一磁極当たり２個の矩形状のパルス列信号を出力す
る。このパルス列信号は図示しない演算回路に供給さ
れ、同演算回路はこのパルス列信号に基づいて回転体の
回転速度、回転角、回転角速度などを計算する。

【００１７】上記作動説明からも理解できるように、上
記第１実施形態によれば、直列に接続した複数の磁気抵
抗素子２０，３０すなわち人工格子膜２２，３２（複数
の磁気抵抗部）に一つの定電流源回路６１によって定電
流を流して、磁気抵抗素子２０，３０の各抵抗値の変化
を電圧値として合成して取り出すとともに、同電圧値と
基準電圧Ｖrefとを比較器６２により比較するようにし
たので、磁気抵抗素子２０，３０への配線数を２本にで
きるとともに、電気回路６０の構成を簡単にできる。ま
た、磁気抵抗素子２０，３０は磁極幅の半分の長さに等
しい間隔をおいて配置されているので、回転体１０が一
磁極分だけ回転する間に２個のパルス信号を得ることが
できて、回転体１０の低速回転をも検出できるようにな
る。

【００１８】（変形例１）上記第１実施形態において
は、直列接続した磁気抵抗素子２０，３０（人工格子膜
２２，３２）に定電流を流して、同磁気抵抗素子２０，
３０の全体に付与される電圧の変化によりを各磁気抵抗
素子２０，３０の抵抗値の変化を表す信号を合成して取
り出すようにした。しかし、直列接続した磁気抵抗素子
２０，３０（人工格子膜２２，３２）に定電圧を付与し
て、同磁気抵抗素子２０，３０に共通に流れる電流の変
化により各磁気抵抗素子２０，３０の抵抗値の変化を表
す信号を合成して取り出すようにしてもよい。

【００１９】この場合、図８に示すように、電気回路６
０内に定電圧源回路６４及び電流検出用の抵抗６５を設
ける。定電圧源回路６４はリード線５１を介して磁気抵
抗素子２０，３０の一端に接続され、抵抗６５は一端に
てリード線５２を介して磁気抵抗素子２０，３０の他端
に接続されるとともに他端にて接地されている。電気回
路６０には基準電圧源６６に接続された比較器６７も設
けられており、同比較器６７には抵抗６５に付与される
電圧が供給されるようになっている。

【００２０】このように構成した変形例１においても、
回転体１０の磁気抵抗素子２０，３０に対する相対回転
により、人工格子膜２２，３２（電極２３，２４間及び
電極３３，３４間）の抵抗値は図７(Ｂ)(Ｄ)のように変
化する。したがって、抵抗６５に流れる電流は図７(Ｅ)
のパルス位置にて減少して、同抵抗６５の端子電圧は図
７(Ｅ)の信号波形図を上下逆さまにしたように変化し、
比較器６７の負側入力端には負方向に変化するパルス列
信号が供給されることになる。そして、比較器６７はパ
ルス列信号を基準電圧源６６からの基準電圧Ｖrefと比
較して、パルス列信号の電圧レベルが基準電圧Ｖref以
下のとき矩形波状のパルス列信号を発生するので、この
変形例１においても上記第１実施形態と同様な出力信号
を得ることができる。

【００２１】したがって、この変形例１においても、磁
気抵抗素子２０，３０への配線数を２本にできるととも
に、電気回路６０の構成を簡単にできる。また、この場
合も、磁気抵抗素子２０，３０は磁極幅の半分の長さに
等しい間隔を設けて配置されているので、回転体１０が
一磁極分だけ回転する間に２個のパルス信号を得ること
ができて、回転体１０の低速回転をも検出できるように
なる。

【００２２】（変形例２）上記第１実施形態において
は、回転体１０の外周面に着磁するとともに同外周面に
対向させて磁気抵抗素子２０，３０を配置するようにし
た。しかし、図９に示すように、回転体１０の上面にＮ
極及びＳ極を等間隔に回転方向に沿って着磁するととも
に、磁気抵抗素子２０，３０を、それらの磁気抵抗素子
２０，３０（人工格子膜２２，３２）の面が着磁面に垂
直かつ径方向を向くように配置するようにしてもよい。
また、この場合も、磁気抵抗素子２０，３０の間隔は一
磁極幅の半分に設定する。このように磁気抵抗素子２
０，３０を配置するようにしても、同磁気抵抗素子２
０，３０を上述した図６，８に示すように電気回路６０
に接続するようにすれば、Ｎ極及びＳ極の各着磁面に垂
直に出入りする磁界であって、回転体１０の回転に伴い
人工格子膜２２，３２の面内を平行に通過する磁界の強
さの変化に応答して、上記第１実施形態及びその変形例
１の場合と同様なパルス列信号を得ることができる。

【００２３】（変形例３）上記第１実施形態において
は、回転体１０の着磁面に垂直に出入りする磁界を利用
するようにしたが、着磁面に水平な磁界の変化を利用す
ることもできる。この場合、図１０に示すように、磁気
抵抗素子２０，３０（人工格子膜２２，３２）の面を着
磁面に平行であって、人工格子膜２２，３２が回転体１
０の回転方向に対して直角に延設するように磁気抵抗素
子２０，３０を配置する。そして、人工格子膜２２，３
２の回転体１０の回転方向間隔を磁極幅の半分に設定す
るとともに、同人工格子膜２２，３２を直列に接続す
る。このように磁気抵抗素子２０，３０を配置した場
合、各磁極の上方位置にて水平方向の磁界は小さくかつ
各磁極の境目上方にて水平方向の磁界は大きくなるの
で、人工格子膜２２，３２が各磁極の中央に対向する位
置にあるときその抵抗値は大きな値を示し、かつ各磁極
の境目に対向する位置にあるときその抵抗値は小さな値
を示すことになる。

【００２４】このように回転体１０の着磁面に平行な磁
界の変化を利用するようにしても、磁気抵抗素子２０，
３０を図６，８と同様に電気回路６０に接続するように
すれば、上記第１実施形態及びその変形例１と同様なパ
ルス信号を取り出すことができる。

【００２５】また、このように回転体１０の着磁面に平
行な磁界の変化を利用する場合、磁気抵抗素子２０，３
０を着磁面に対して平行に配置するので、図１１に示す
ように、一つの磁気抵抗素子７０のシリコン基板７１上
に２つの人工格子膜（磁気抵抗部）７２，７３を設ける
ようにしてもよい。この場合、人工格子膜７２，７３を
磁気抵抗素子７０内にて磁極幅の半分の間隔をあけて平
行に延設させておくとともに直列接続しておき、人工格
子膜７２，７３の両端に電極７４，７５を設けるように
しておけばよい。そして、人工格子膜７２，７３の面が
回転体１０の着磁面に平行かつ人工格子膜７２，７３の
延設方向が回転体１０の回転方向と直角になるように、
磁気抵抗素子２０，３０を配置する。これによれば、上
記図１０の場合と同様な効果が期待されるとともに、磁
気抵抗素子７０として一つのみ利用することになるの
で、同素子７０の組付けが簡単になる。

【００２６】（変形例４）上記第１実施形態、その変形
例２及び図１０に示す変形例３においては、磁気抵抗素
子２０，３０として同一のものを用意するようにした
が、図１２(Ａ)(Ｂ)に示すように、磁気抵抗素子２０の
人工格子膜２２の幅を太くするとともに、磁気抵抗素子
３０の人工格子膜３２の幅を細く構成するようにしても
よい。そして、この場合には、磁気抵抗素子２０，３０
（人工格子膜２２，３２）の回転体１０の回転方向の間
隔を磁極幅の半分より小さく又は大きくしておく（例え
ば、磁極幅の３分の１に設定しておく）。これによれ
ば、同一の磁界の強さに対して、人工格子膜２２の最大
抵抗値は人工格子膜３２の最大抵抗値より小さくなるの
で、図６，８の比較器に入力されるパルス列信号の電圧
レベルが磁気抵抗素子２０によるものと磁気抵抗素子３
０によるものと異なるようになる。すなわち、図６のよ
うに配線した場合には、磁気抵抗素子３０によるパルス
信号のレベル（図１４(Ｃ)(Ｄ)参照）が磁気抵抗素子２
０によるパルス信号のレベル（図１４(Ａ)(Ｂ)参照）よ
りも高くなる。また、図８のように配線した場合には、
負方向のパルス信号であるが、その高さに関しては、磁
気抵抗素子３０による場合の方が磁気抵抗素子２０によ
る場合よりも大きくなる。

【００２７】その結果、比較器６２，６７に入力される
パルス列信号は図１４(Ｅ)に示すようになる。したがっ
て、図６，８に破線で示すように、方向判定回路６８を
リード線５１に接続しておいて、比較器６２，６７に供
給されるパルス列信号を入力するようにすれば、方向判
定回路６８はレベルの異なるパルス信号と位相（発生順
序）により回転体１０の回転方向も検出できるようにな
る。

【００２８】また、図１１に示す変形例３においては、
図１３に示すように、人工格子膜（磁気抵抗部）７２，
７３の幅を異ならせるようにすればよい。なお、この場
合も、人工格子膜７２，７３の回転方向の間隔を磁極幅
の半分とは異ならせるようにする。これによっても、図
１４(Ｅ)に示すようなパルス列信号が取り出されるの
で、回転体１０の回転方向が検出可能となる。

【００２９】また、この変形例４においては、人工格子
膜２２，３２，７２，７３の幅を異ならせるようにした
が、人工格子膜２２，３２，７２，７３の幅が同一であ
っても、人工格子膜２２，３２又は７２，７３の長さを
異ならせたり、人工格子膜２２，３２又は７２，７３の
着磁面に対する距離を異ならせたりするようにして、回
転体１０の回転に伴うパルスレベルを人工格子膜毎に異
ならせるようにしてもよい。すなわち、回転体１０の回
転に伴うパルスレベルを異ならせるために、磁界に強さ
に対する人工格子膜２２，３２又は７２，７３の抵抗値
の最大値を異ならせるようにする手段であれば、どのよ
うな手段を採用してもよい。

【００３０】（その他の変形例）なお、上記第１実施形
態、その変形例１〜変形例３においては、人工格子膜２
２，３２又は７２，７３の回転方向の間隔を磁極幅の半
分に設定するようにしたが、直列接続した人工格子膜２
２，３２又は７２，７３により発生される合成パルス列
信号の各パルスが重ならないようにすれば、前記人工格
子膜２２，３２又は７２，７３の回転方向の間隔を磁極
幅の半分以外の値に設定しもよい。

【００３１】また、回転体１０の着磁面に対向させる磁
気抵抗素子２０，３０（人工格子膜２２，３２）の数を
３以上にしてもよい。これによれば、回転体１０の回転
より一磁極当たり３個以上のパルス信号を取り出すこと
ができるようになり、回転体１０のより低速な回転を精
度よく検出できるようになる。

【００３２】また、上記第１実施形態及びその各種変形
例においては、磁気抵抗手段として人工格子膜２２，３
２，７２，７３を有する磁気抵抗素子２０，３０，７０
を用いるようにしたが、比較的感度の高い磁気抵抗素子
であって複数の磁気抵抗素子を配置しても、パルス信号
が重ならずに取り出すことができれば、他の磁気抵抗手
段を用いることもできる。

【００３３】ｂ．第２実施形態 次に、本発明の第２実施形態について説明すると、図１
５は同実施形態に係る磁気式回転検出装置を原理的に示
している。この磁気式回転検出装置は、環状部材の外周
面に回転方向に沿ってＮ極とＳ極を交互かつ等間隔にそ
れぞれ着磁してなる第１及び第２回転体１０Ａ，１０Ｂ
と、各回転体１０Ａ，１０Ｂの各着磁面に対向し配置さ
れた磁気抵抗素子２０Ａとを備えている。

【００３４】第１及び第２回転体１０Ａ，１０Ｂも上記
第１実施形態と同様にリング部材４２の外周上に同軸的
に固定されていて一体的に回転するが、両回転体１０
Ａ，１０Ｂは軸線方向に多少の距離を隔てて配置されて
いる。また、第１及び第２回転体１０Ａ，１０Ｂにおい
ては、Ｎ極及びＳ極の各磁極の中心が磁極幅のほぼ半分
だけ互いにずれて着磁されている。磁気抵抗素子２０Ａ
も、上記第１実施形態と同様に、ブラケット４３に固定
されるとともに、シリコン基板２１，３１上に設けた人
工格子膜２２，３２及び電極２３，２４を備え、その板
面を第１及び第２回転体１０Ａ，１０Ｂの両着磁面及び
両回転体１０Ａ，１０Ｂの回転方向に直交させている。
しかし、この場合、人工格子膜２２は上記第１実施形態
の場合に比して長く構成されており、一方の端部に近い
第１磁気抵抗部２２ａが第１回転体１０Ａの着磁面に対
向して配置されているとともに、他方の端部に近い第２
磁気抵抗部２２ｂが第２回転体２０Ｂの着磁面に対向し
ている。電極２３，２４も、リード線５１，５２を介し
て上記第１実施例と同様に構成された電気回路６０（図
１７参照）に接続されている。

【００３５】次に、上記のように構成した第２実施形態
の動作を説明する。この場合も、車輪が回転すると、第
１及び第２回転体１０Ａ，１０Ｂが磁気抵抗素子２０Ａ
すなわち第１及び第２磁気抵抗部２２ａ，２２ｂに対し
て相対回転する。第１及び第２磁気抵抗部２２ａ，２２
ｂは一直線上に位置しているとともに、第１及び第２回
転体１０Ａ，１０Ｂの各磁極は磁極幅の半分の距離だけ
ずらして着磁されているので、第１及び第２磁気抵抗部
２２ａ，２２ｂと第１及び第２回転体１０Ａ，１０Ｂが
図１８(Ａ)のように位置しているときには、磁気抵抗部
２２ｂの抵抗値が極めて大きな値となる。また、磁気抵
抗部２２ａ，２２ｂと第１及び第２回転体１０Ａ，１０
Ｂが、図１８(Ｂ)のような配置関係にあれば磁気抵抗部
２２ａ，２２ｂの抵抗値は共に小さな値となり、図１８
(Ｃ)のような配置関係にあれば磁気抵抗部２２ａの抵抗
値が極めて大きな値となる。

【００３６】この関係を磁界の強さと電極２３，２４間
の出力電圧の関係から説明すると、各磁極の着磁面から
垂直に出入りする磁界であって、第１及び第２磁気抵抗
部２２ａ，２２ｂを通過する磁界の強さは図７(Ａ)(Ｃ)
に示すように互いにπ／２だけ位相のずれた正弦波状に
変化する。そして、第１及び第２磁気抵抗部２２ａ，２
２ｂの抵抗値は第１及び第２回転体１０Ａ，１０Ｂの回
転に伴い図７(Ｂ)(Ｄ)のように変化して、電極２３，２
４間の出力電圧も図７(Ｂ)(Ｄ)のように変化する。した
がって、比較器６２の正側入力端には、図７(Ｂ)(Ｄ)の
波形を合成した図７(Ｅ)のようなパルス列信号が現れ、
このパルス列信号が上記第１実施形態の場合と同様に基
準電圧源６３からの基準電圧Ｖrefと比較されるので、
比較器６２は、第１及び第２回転体１０Ａ，１０Ｂが一
磁極相当角度だけ回転すると、２個の矩形状のパルス列
信号を出力する。このパルス列信号も、図示しない演算
回路に供給され、同演算回路はこのパルス列信号に基づ
いて回転体の回転速度、回転角、回転角速度などを計算
する。

【００３７】上記作動説明からも理解できるように、上
記第２実施形態によれば、直列に接続した第１及び第２
の気抵抗部２２ａ，２２ｂ（人工格子膜２２）に一つの
定電流源回路６１によって定電流を流して、磁気抵抗部
２２ａ，２２ｂの各抵抗値の変化を電圧値として合成し
て取り出すとともに、同電圧値と基準電圧Ｖrefとを比
較器６２により比較するようにしたので、磁気抵抗素子
２０Ａ（第１及び第２磁気抵抗部２２ａ，２２ｂ）への
配線数を２本にできるとともに、電気回路６０の構成を
簡単にできる。また、第１及び第２回転体１０Ａ，１０
Ｂの磁極の中心位置を回転方向にずらして、第１磁気抵
抗部２２ａが第１回転体１０Ａの磁極の中心に対向して
位置するとき第２磁気抵抗部２２ｂは第２回転体１０Ｂ
の磁極の中心に対向する位置から外れて位置するように
したので、第１及び第２回転体１０Ａ，１０Ｂが一磁極
相当分だけ回転する間に２個のパルス信号を得ることが
できて、第１及び第２回転体１０Ａ，１０Ｂの低速回転
をも検出できるようになる。

【００３８】なお、上記第２実施形態においては一つの
磁気抵抗素子１０Ａ内に第１及び第２磁気抵抗部２２
ａ，２２ｂを直列に設けるようにしたが、各磁気抵抗部
２２ａ，２２ｂを別々の磁気抵抗素子内にそれぞれ設け
て、同各磁気抵抗部２２ａ，２２ｂが第１及び第２回転
体１０Ａ，１０Ｂの着磁面に一直線上にて対向するよう
に配置してもよい。

【００３９】（変形例１）上記第２実施形態において
は、各磁極が磁極幅の半分だけ回転方向に互いにずれる
ように第１及び第２回転体１０Ａ，１０Ｂを配置した。
しかし、図１９，２０に示すように、各磁極が回転方向
の同一位置に位置するように第１及び第２回転体１０
Ａ，１０Ｂを配置し、かつ上記第１実施形態と同様な図
４のように構成した磁気抵抗素子２０，３０すなわち人
工格子膜２２，３２（磁気抵抗部）を両回転体１０Ａ，
１０Ｂの着磁面に対向するとともに、回転方向に磁極幅
のほぼ半分だけ互いにずれるように配置してもよい。そ
して、磁気抵抗素子２０の電極２４と磁気抵抗素子３０
の電極３３とをリード線５３によって接続することによ
り磁気抵抗素子２２，２３を直列接続し、磁気抵抗素子
２０の電極２３と磁気抵抗素子３０の電極３４とをリー
ド線５１，５２を介して電気回路６０に接続するように
する。

【００４０】このように構成しても、上記第２実施形態
の第１及び第２磁気抵抗部２２ａ，２２ｂにそれぞれ対
応する人工格子膜２２，２３と第１及び第２回転体１０
Ａ，１０ＢのＮ極及びＳ極の各磁極に対する各相対位置
は、上記第２実施形態と同様に、人工格子膜２２が第１
回転体１０Ａの磁極の中心に対向して位置するとき、人
工格子膜３２は第２回転体１０ＢのＮ極及びＳ極の境界
に対向して位置するようになる。したがって、第１及び
第２回転体１０Ａ，１０Ｂの回転に伴って取り出される
信号波形は図７(Ｅ)のようになり、上記第２実施形態と
同様な効果が期待される。

【００４１】（変形例２）上記第２実施形態において
は、人工格子膜２２の第１及び第２磁気抵抗部２２ａ，
２２ｂを同一に構成するようにしたが、図２１，２２に
示すように、第２磁気抵抗部２２ｂを第１磁気抵抗部２
２ａより長く形成するとともに、第１及び第２回転体１
０Ａ，１０Ｂの各磁極の中心の間隔を同回転体１０Ａ，
１０Ｂの回転方向に磁極幅の半分より小さく又は大きく
しておく（例えば、磁極幅の３分の１に設定してお
く）。

【００４２】これによれば、第１及び第２磁気抵抗部２
２ａ，２２ｂを通過する磁界の強さは図１４(Ａ)(Ｃ)に
示すように互いにπ／２だけ位相のずれた正弦波状に変
化する。そして、第１磁気抵抗部２２ａが第１回転体１
０Ａの各磁極の境界に対向する位置にきたとき、同抵抗
部２２ａの抵抗値が大きくなり、図１４(Ｂ)のように変
化する。また、第２磁気抵抗部２２ｂが第２回転体１０
Ｂの各磁極の境界に対向する位置にきたとき、同抵抗部
２２ｂの抵抗値は前記第１磁気抵抗部２２ａのそれより
も大きくなり、図１４(Ｄ)のように変化する。その結
果、電極２３，２４間に現れかつ図１７の比較器６２に
入力されるパルス列信号は、図１４(Ｅ)に示すように、
その電圧レベルを第１磁気抵抗部２２ａと第２磁気抵抗
部２２ｂとで異ならせたものになる。

【００４３】そして、図１７に破線で示すように、方向
判定回路６８をリード線５１に接続しておいて、比較器
６２に供給されるパルス列信号を入力するようにすれ
ば、方向判定回路６８はレベルの異なるパルス信号と位
相（発生順序）により第１及び第２回転体１０Ａ，１０
Ｂの回転方向も検出できるようになる。

【００４４】また、この変形例２においては、第１及び
第２磁気抵抗部２２ａ，２２ｂの幅を同一にして長さを
異ならせるようにしたが、両抵抗部２２ａ，２２ｂの幅
を異ならせても抵抗値を異ならせることができるので、
第１及び第２磁気抵抗部２２ａ，２２ｂの幅を異ならせ
るようにしてもよい。さらに、第１及び第２磁気抵抗部
２２ａ，２２ｂから第１及び第２回転体１０Ａ，１０Ｂ
の着磁面までの距離を異ならせるようにして、第１及び
第２回転体１０Ａ，１０Ｂの回転に伴うパルス列信号の
レベルを第１磁気抵抗部２２ａと第２磁気抵抗部２２ｂ
とで異ならせるようにしてもよい。すなわち、上記第１
実施形態の変形例４の場合と同様に、第１及び第２回転
体１０Ａ，１０Ｂの磁界の強さに対する第１及び第２磁
気抵抗部２２ａ，２２ｂの抵抗値の最大値を異ならせる
ようにすればよい。

【００４５】また、この変形例２においても、一つの磁
気抵抗素子１０Ａ内に第１及び第２磁気抵抗部２２ａ，
２２ｂを直列に設けるようにしたが、各磁気抵抗部２２
ａ，２２ｂを別々の磁気抵抗素子内にそれぞれ設けて、
同各磁気抵抗部２２ａ，２２ｂが第１及び第２回転体１
０Ａ，１０Ｂの着磁面に一直線上にて対向するように配
置するようにしてもよい。

【００４６】さらに、上記第２実施形態の変形例１にお
ける第１及び第２磁気抵抗素子２０，３０の各人工格子
膜（第１及び第２磁気抵抗部）２２，３２の長さ、幅、
着磁面との距離など、第１及び第２回転体１０Ａ，１０
Ｂの磁界の強さに対する各人工格子膜（第１及び第２磁
気抵抗部）２２，３２の抵抗値の最大値を異ならせるよ
うにしてもよい。これによっても、電極２３，２４間に
現れかつ図１７の比較器６２に入力されるパルス列信号
は、図１４(Ｅ)に示すように、その電圧レベルにて各人
工格子膜２２，３２毎に異ならせることができ、第１及
び第２回転体１０Ａ，１０Ｂの回転方向をも検出できる
ようになる。

【００４７】（その他の変形例）上記第２実施形態及び
その変形例１，２においても、上記第１実施形態の変形
例１（図８）と同様に、定電流源回路６１を用いた回路
に代えて定電圧源回路６４を用いた電気回路６０に変更
するようにしてもよい。また、上記第１実施形態の変形
例２（図９）のように、第１及び第２回転体１０Ａ，１
０Ｂの各上面にＮ極及びＳ極を等間隔に回転方向に沿っ
て着磁するとともに、磁気抵抗部２２ａ，２２ｂを、そ
れらの磁気抵抗素子２０Ａの面が着磁面に垂直かつ径方
向を向くように配置するようにしてもよい。また、上記
第１実施形態の変形例３（図１０，１１）に示すよう
に、着磁面に水平な磁界の変化を利用することもでき
る。

【００４８】なお、上記第２実施形態及びその変形例１
においては、第１及び第２磁気抵抗部２２ａ，２２ｂ又
は人工格子膜２２，３２の回転方向の間隔を磁極幅の半
分に設定するようにしたが、直列接続した各磁気抵抗部
２２ａ，２２ｂ又は人工格子膜２２，３２により発生さ
れる合成パルス列信号の各パルスが重ならないようにす
れば、前記各磁気抵抗部２２ａ，２２ｂ又は人工格子膜
２２，３２の回転方向の間隔を磁極幅の半分以外の値に
設定しもよい。

【００４９】また、上記第２実施形態及びその変形例１
においては、第１回転体１０ＡのＮ極及びＳ極の各磁極
に対する第２回転体１０ＢのＮ極及びＳ極の各磁極の回
転方向の相対位置、又は磁気抵抗素子２０（人工格子膜
２２）に対する磁気抵抗素子３０（人工格子膜３２）の
回転方向の相対位置の一方のみを第１及び第２回転体１
０Ａ，１０Ｂの回転方向にずらした。しかし、前記両相
対位置を第１及び第２回転体１０Ａ，１０Ｂの回転方向
にずらし、磁気抵抗素子２０（人工格子膜２２）が第１
回転体１０Ａの磁極の中心に対向して位置するとき、磁
気抵抗素子３０（人工格子膜３２）は第２回転体１０Ｂ
のＮ極及びＳ極の境界を含む第２回転体１０Ｂの磁極の
中心から外れて位置するように配置してもよい。

【００５０】また、回転体１０の着磁面に対向させる第
１及び第２磁気抵抗部２２ａ，２２ｂ及び磁気抵抗素子
２０，３０（人工格子膜２２，３２）の数を３以上にし
てもよい。これによれば、回転体１０の回転より一磁極
当たり３個以上のパルス信号を取り出すことができるよ
うになり、回転体１０のより低速な回転を精度よく検出
できるようになる。

【００５１】また、上記第２実施形態の変形例１，２に
おいては、第１及び第２回転体１０Ａ，１０Ｂを軸方向
に所定の距離だけ隔てて配置するようにした。しかし、
図２３に示すように、第１及び第２回転体１０Ａ，１０
Ｂを軸方向に密着又は一体的に構成するようにしてもよ
い。なお、図２３は第１及び第２回転体１０Ａ，１０Ｂ
の各磁極が磁極幅の半分だけ回転方向にずれた例を示し
てあるが、前記変形例１のように第１及び第２回転体１
０Ａ，１０Ｂの各磁極が回転方向の同一位置にある場合
も、前記変形例２のように第１及び第２回転体１０Ａ，
１０Ｂの各磁極の中心の間隔を同回転体１０Ａ，１０Ｂ
の回転方向の磁極幅の半分より小さく又は大きくしてお
く場合にも同様である。そして、これらの場合には、磁
界の強さに応じて抵抗値の大きく変化する磁気抵抗部２
２ａ，２２ｂのみが各磁極の中心から外側端部までの範
囲にほぼ対向するように磁気抵抗素子２０Ａを構成する
ことが好ましい。すなわち、第１及び第２回転体１０
Ａ，１０Ｂの軸方向の境目近傍に磁界の強さに応じて抵
抗値が大きく変化する磁気抵抗部２２ａ，２２ｂが対向
しないようにすることが好ましい。

【００５２】また、上記第２実施形態及び各種変形例に
おいても、人工格子膜２２，３２，７２，７３を有する
磁気抵抗素子２０，３０，７０を用いるようにしたが、
比較的感度の高い磁気抵抗素子であって複数の磁気抵抗
素子を配置しても、パルス信号が重ならずに取り出すこ
とができれば、他の磁気抵抗手段を用いることもでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態に係る磁気式回転検出
装置の概略斜視図である。

【図２】 図１の一部を直線的に展開して示した拡大図
である。

【図３】 図１の磁気式回転検出装置の組み付け状態の
一例を示す断面図である。

【図４】 図１の磁気抵抗素子の模式図である。

【図５】 図１の磁気抵抗素子の磁界の強さに対する抵
抗値の変化特性の一例を示すグラフである。

【図６】 図１の磁気抵抗素子に接続した電気回路の一
例を示す回路図である。

【図７】 (Ａ)は一方の磁気抵抗素子に対する磁界の強
さの変化を示すタイムチャートであり、(Ｂ)は一方の磁
気抵抗素子の抵抗値の変化を示すタイムチャートであ
り、(Ｃ)は他方の磁気抵抗素子に対する磁界の強さの変
化を示すタイムチャートであり、(Ｄ)は他方の磁気抵抗
素子の抵抗値の変化を示すタイムチャートであり、(Ｅ)
は両磁気抵抗素子により得られるパルス列信号例であ
る。

【図８】 図６の電気回路の変形例を示す回路図であ
る。

【図９】 図１の磁気式回転検出装置の変形例を示す概
略斜視図である。

【図１０】 同磁気式回転検出装置の他の変形例を示す
展開斜視図である。

【図１１】 同磁気式回転検出装置のさらに他の変形例
を示す展開斜視図である。

【図１２】 (Ａ)(Ｂ)は前記磁気抵抗素子の変形例を示
す模式図である。

【図１３】 前記磁気抵抗素子の他の変形例を示す模式
図である。

【図１４】 (Ａ)は一方の磁気抵抗素子に対する磁界の
強さの変化を示すタイムチャートであり、(Ｂ)は一方の
磁気抵抗素子の抵抗値の変化を示すタイムチャートであ
り、(Ｃ)は他方の磁気抵抗素子に対する磁界の強さの変
化を示すタイムチャートであり、(Ｄ)は他方の磁気抵抗
素子の抵抗値の変化を示すタイムチャートであり、(Ｅ)
は両磁気抵抗素子により得られるパルス列信号例であ
る。

【図１５】 本発明の第２実施形態に係る磁気式回転検
出装置の概略斜視図である。

【図１６】 図１５の磁気抵抗素子の模式図である。

【図１７】 図１５の磁気抵抗素子に接続した電気回路
の一例を示す回路図である。

【図１８】 (Ａ)〜(Ｃ)は、図１５の一部を直線的に展
開するとともに、磁気抵抗素子と回転体との相対回転位
置をずらして示した拡大図である。

【図１９】 本発明の第２実施形態の変形例に係る磁気
式回転検出装置の概略斜視図である。

【図２０】 図１９の一部を直線的に展開して示した拡
大図である。

【図２１】 本発明の第２実施形態の他の変形例に係る
磁気抵抗素子の模式図である。

【図２２】 同他の変形例に係る回転体の一部を直線的
に展開して示した拡大図である。

【図２３】 同第２実施形態に係る第１及び第２回転体
の変形例を示す展開図である。

【符号の説明】

１０，１０Ａ，１０Ｂ…回転体、２０，２０Ａ，３０，
７０…磁気抵抗素子、２２，３２，７２，７３…人工格
子膜（磁気抵抗部）、２２ａ，２２ｂ…磁気抵抗部、２
３，２４，３３，３４，７４，７５…電極、５１，５
２，５３…リード線、６０…電気回路、６１…定電流源
回路、６２…比較器、６３，６６…基準電圧源、６４…
定電圧源回路、６５…抵抗、６７…比較器、６８…方向
判定回路。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転方向に沿ってＮ極とＳ極を交互かつ
   等間隔に着磁してなる回転体と、前記回転体の着磁面に
   対向して設けられてなり同回転体の回転に伴って変化す
   る磁界の強さに応じてそれぞれ抵抗値の変化する複数の
   磁気抵抗部を有する磁気抵抗手段とを備えた磁気式回転
   検出装置において、前記複数の磁気抵抗部を前記回転体
   の回転方向の異なる位置に前記Ｎ極及びＳ極の各磁極幅
   の非整数倍関係にある間隔を隔てて配置するとともに直
   列に接続してなり、前記複数の磁気抵抗部の全体に付与
   される電圧の変化又は前記複数の磁気抵抗部に共通に流
   れる電流の変化により前記複数の磁気抵抗部の各抵抗値
   の変化を表す信号を合成して取り出すようにしたことを
   特徴とする磁気式回転検出装置。
2. 【請求項２】 前記複数の磁気抵抗部の前記回転体の回
   転方向の距離を前記Ｎ極及びＳ極の各磁極幅の半分の距
   離と異ならせるとともに、前記複数の磁気抵抗部のうち
   の少なくとも一つの抵抗の最大値を異ならせるようにし
   た前記請求項１に記載の磁気式回転検出装置。
3. 【請求項３】 同軸的に配置されて一体的に回転すると
   ともに回転方向に沿ってＮ極とＳ極を交互かつ等間隔に
   それぞれ着磁してなる第１及び第２回転体と、前記第１
   及び第２回転体の各着磁面に対向してそれぞれ設けられ
   てなり同第１及び第２回転体の回転に伴って変化する磁
   界の強さに応じてそれぞれ抵抗値の変化する第１及び第
   ２磁気抵抗部を有する磁気抵抗手段とを備えた磁気式回
   転検出装置において、前記第１回転体のＮ極及びＳ極の
   各磁極に対する前記第２回転体のＮ極及びＳ極の各磁極
   の回転方向の相対位置及び前記第１磁気抵抗部に対する
   前記第２磁気抵抗部の回転方向の相対位置のうちの少な
   くとも一方の相対位置をずらして、前記第１磁気抵抗部
   が前記第１回転体の磁極の中心に対向して位置するとき
   前記第２磁気抵抗部は前記第２回転体の磁極の中心に対
   向する位置から外れて位置するように配置するととも
   に、前記第１磁気抵抗部と前記第２磁気抵抗部を直列に
   接続してなり、前記第１及び第２磁気抵抗部の全体に付
   与される電圧の変化又は前記第１及び第２磁気抵抗部に
   共通に流れる電流の変化により前記第１及び第２磁気抵
   抗部の各抵抗値の変化を表す信号を合成して取り出すよ
   うにしたことを特徴とする磁気式回転検出装置。
4. 【請求項４】 前記第１磁気抵抗部が前記第１回転体の
   磁極の中心に対向して位置するとき前記第２磁気抵抗部
   は前記第２回転体の磁極の境界に対向する位置からも外
   れて位置するように配置するとともに、前記第１及び第
   ２磁気抵抗部の各抵抗の最大値を異ならせるようにした
   前記請求項３に記載の磁気式回転検出装置。
5. 【請求項５】 前記請求項１〜４のいずれか一つに記載
   の磁気抵抗部を、磁性体と非磁性体を交互に積層した人
   工格子膜で構成した磁気式回転検出装置。