JPH10197545A - 磁気検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化かつ高感度を得る磁気検出装置を提供
する。 【解決手段】 磁性材料を有するギア１１に向けて磁界
を発生するバイアス磁石２５ａと、このバイアス磁石に
対向配置されるとともにバイアス磁石のギア側の磁極面
近傍に配置されかつギアの運動方向に対して略垂直な面
に配置され、ギアの運動に応じた磁界の変化により抵抗
変化を生ずる磁気抵抗効果素子１８とを備えることで、
ギアの運動方向のバイアス磁界がギアの運動によりギア
に向かう方向に変調され、バイアス磁界の変調の大きさ
は、バイアス磁石のギア側の磁極面近傍で最大となるた
め、高感度が得られ１つの磁石により小型化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果素子
の抵抗変化を利用して被検出対象の移動，回転等を検出
する高感度な磁気検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気センサは、バイアス磁石を有し、磁
気抵抗効果素子の抵抗変化を利用して磁性体からなる被
検出対象の移動，回転等を検出するものであり、小型で
あることから、広く利用されている。

【０００３】この種の従来の磁気センサの公知技術とし
て、例えば、特開平３−１９５９７０に記載されたもの
がある。特開平３−１９５９７０に記載された磁気セン
サの方式を図１４に示す。図１４に示す磁気センサに
は、磁性材料からなる被検出対象としてのギア１１に向
けてバイアス磁界１３を発生するバイアス磁石１５が設
けられる。

【０００４】このバイアス磁界１３の方向に垂直な面に
磁気抵抗効果素子１６ａ，１６ｂを形成した絶縁基板１
７ａが配置される。バイアス磁石１５から発生したバイ
アス磁界の磁力線は、ギア１１の山と谷で周期的に変調
され、ギア１１の歯の相対位置に応じて正弦波状に変化
する。

【０００５】バイアス磁界１３の振れ角度θは、ギア１
１の移動に伴って変化する。この磁界角度の変化による
磁気抵抗効果素子１６ｂの面内に生ずる振れ角方向の磁
界強度の変化を磁気抵抗効果素子１６ｂの抵抗変化とし
て検出し、ギア１１の運動を検出している。

【０００６】また、特開平３−１９５９７０に記載され
た磁気センサの第２の方式を図１５に示す。図１５に示
すように、絶縁基板１７ｂに設けられた磁気抵抗効果素
子１６ｂは、バイアス磁界方向１３と、ギア１１の運動
方向との２方向を有する面に配置される。

【０００７】この方式は、磁界の振れによる磁界方向
と、磁気抵抗効果素子１６ｂを流れる電流の方向とのな
す角度が変化することを利用し、ギア１１の運動によっ
て生ずるバイアス磁界１３の状態変化に応じて磁気抵抗
効果素子１６ｂの抵抗が変化する。

【０００８】このように、前述した磁気センサの第１の
方式及び第２の方式にあっても、バイアス磁界１３の方
向は、ギア１１に向かう方向にあり、ギア１１の運動に
応じて、バイアス磁界１３の方向が、ギア１１の運動方
向に振れることを利用している。

【０００９】しかしながら、従来の磁気センサの構成に
あっては、ギア１１と磁気抵抗効果素子１６ａ，１６ｂ
との間のエアギャップが大きくなるにつれて、振れ角
は、急激に小さくなるため、感度が低下する。

【００１０】この感度の低下を改善したものとして、本
出願人は未公知の特願平８−１７２４９９号の磁気検出
装置を出願している。この未公知の磁気検出装置を図１
６に示す。

【００１１】図１６において、第１の磁石２５ａ及び第
２の磁石２５ｂはギア１１に向けてバイアス磁界を発生
する。第２の磁石２５ｂは、互いに異極を対向させて第
１の磁石２５ａと対向配置されると共にギア１１の運動
方向に配置される。

【００１２】磁気抵抗効果素子１６は、第１の磁石２５
ａと第２の磁石２５ｂとの間のバイアス磁界中にありギ
ア１１の運動方向に対して略垂直な面に配置され、ギア
１１の運動に応じたバイアス磁界の状態変化により抵抗
変化を生ずる。

【００１３】磁気抵抗効果素子１６は、図１７に示すよ
うに、磁気抵抗効果素子１６ａに磁気抵抗効果素子１６
ｂが直列に接続される。磁気抵抗効果素子１６ａはギア
１１に向かう方向Ｘに垂直な方向に配置され、磁気抵抗
効果素子１６ｂはギア１１に向かう方向Ｘに配置され
る。

【００１４】このような磁気検出装置によれば、図１８
に示すように、第１の磁石２５ａと第２の磁石２５ｂと
の間の空間では、ギア１１の運動方向にバイアス磁界が
発生する。ギア１１の運動方向にあるバイアス磁界は、
ギア１１の運動により、ギア１１に向かう方向Ｘに振れ
角度θだけ振れて変調される。

【００１５】このため、ギア１１に向かう方向Ｘに垂直
な方向に配置された磁気抵抗効果素子１６ａは、ギア１
１の運動に応じたバイアス磁界の状態変化により抵抗変
化を生ずる。従って、ギア１１と磁気抵抗効果素子（Ｍ
ＲＥ）１６ａとのエアギャップに対する磁界変調量の減
少が比較的小さくなり、エアギャップに対する感度を向
上できる。

【００１６】また、図１６に示す磁気検出装置を小型化
することが望ましいが、この磁気検出装置を小型化する
ためには磁石２５ａ，２５ｂをギアの運動方向に対して
薄くし、かつ、２つの磁石２５ａ，２５ｂの間隔を小さ
くする必要がある。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、磁石２
５ａ，２５ｂを薄くすると、十分な磁界強度が確保でき
なくなり、また、磁石間隔を小さくすると、磁界変化量
が小さくなる。このため、センサの感度が大幅に低下し
てしまう。

【００１８】例えば、２ｍｍ厚の２つの磁石の間隔を４
ｍｍとした場合には、図１９の○印で示すように検出ギ
ャップ０〜３ｍｍに対して感度が約６４ｍＶ〜約７ｍＶ
に変化する。また、１ｍｍ厚の２つの磁石の間隔を２ｍ
ｍとした場合には、図１９の×印で示すように検出ギャ
ップ０．５〜２ｍｍに対して感度が約４０ｍＶ〜約５ｍ
Ｖに変化する。その結果、図１４乃至図１６に示す磁気
検出装置を小型化することができなかった。

【００１９】また、磁界Ｈの強度は方向Ｘの位置に強く
依存する。このため、バイアス磁界中に磁気抵抗効果素
子１６を配置すると、同一の磁気抵抗効果素子１６ａの
中で、場所により磁気動作点に差が生ずる。磁気抵抗効
果素子１６ａは図２０に示すように、磁界強度により抵
抗が変化する。

【００２０】そして、ギア１１の移動により、磁界が動
作点を中心として所定の範囲で変化するため、抵抗値も
これに応じて変化する。例えば、ギア１１に近い側のＭ
ＲＥ１、Ａ点にあるＭＲＥＡ、ギア１１から遠い側のＭ
ＲＥｎのそれぞれの動作点は図２０に示すようになる。

【００２１】同一振れ幅を持つ磁界強度変化に対する抵
抗値の変化は、ＭＲＥ１が一番小さく、ＭＲＥＡが中程
度であり、ＭＲＥｎが一番大きいので、図２１に示すよ
うになる。磁気抵抗効果素子１６ａの抵抗変化はＭＲＥ
１〜ＭＲＥｎの合成であり、図２２に示すような波形と
なる。この波形には歪みが生じており、これによって安
定したセンサ出力が得られないという問題があった。

【００２２】本発明は、小型かつ高感度を得ると共に、
波形歪みのない安定したセンサ出力を得ることのできる
磁気検出装置を提供することを課題とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために以下の手段を採用した。請求項１の発明
は、磁性材料を有する被検出対象に向けて磁界を発生す
るバイアス磁石と、このバイアス磁石に対向配置される
とともにバイアス磁石の前記被検出対象側の磁極面近傍
に配置されかつ被検出対象の運動方向に対して略垂直な
面に配置され、被検出対象の運動に応じた磁界の変化に
より抵抗変化を生ずる磁気抵抗手段とを備えることを要
旨とする。

【００２４】この発明によれば、バイアス磁石により被
検出対象に向かうバイアス磁界が発生すると共に被検出
対象の運動方向にバイアス磁界が発生し、磁気抵抗手段
をバイアス磁石に対向配置するとともにバイアス磁石の
前記被検出対象側の磁極面近傍に配置しかつ被検出対象
の運動方向に対して略垂直な面に配置すると、被検出対
象の運動方向にあるバイアス磁界は、磁気抵抗手段を貫
き、被検出対象の運動により被検出対象に向かう方向に
変調される。

【００２５】また、バイアス磁界の変調の大きさは、バ
イアス磁石の前記被検出対象側の磁極面近傍で最大とな
るため、この位置に磁気抵抗手段を配置することで、大
きな抵抗変化が得られ、高感度を得ることができると共
に、１つの磁石のみを用いるから磁気検出装置を小型化
できる。

【００２６】請求項２の発明のように、前記磁気抵抗手
段は、被検出対象に向かう方向に対して略垂直な方向に
配置されたパターンからなる微小磁気抵抗手段を被検出
対象に向かう方向に沿って複数個並設して直列に接続
し、複数個の微小磁気抵抗手段の被検出対象に向かう方
向の幅サイズを、各微小磁気抵抗手段の前記略垂直な方
向のパターンサイズよりも所定サイズ短くした第１の磁
気抵抗手段であることを要旨とする。

【００２７】この発明によれば、各微小磁気抵抗手段
は、被検出対象に向かう方向に対して略垂直な方向に配
置されたパターンであるので、被検出対象の運動に応じ
たバイアス磁界の状態変化により抵抗変化を生ずる。

【００２８】また、複数個の微小磁気抵抗手段の被検出
対象に向かう方向の幅サイズを、各微小磁気抵抗手段の
前記垂直な方向のパターンサイズよりも所定サイズ短く
したので、微小磁気抵抗手段相互間の距離がさらに短く
なるから、被検出対象に向かう方向の磁界のばらつきが
少なくなり、磁界強度に対する各微小磁気抵抗手段の各
抵抗値の差が小さくなる。

【００２９】すなわち、各微小磁気抵抗手段の動作点の
差を小さくできるから、各微小磁気抵抗手段相互間の抵
抗変化も差が小さく、しかもほぼ同一波形であって波形
歪みのない正弦波形となる。従って、各微小磁気抵抗手
段の各抵抗値の波形を合成した合成抵抗値の波形は、波
形歪みのない正弦波形となるので、波形歪みのない安定
したセンサ出力が得られる。

【００３０】請求項３の発明のように、前記第１の磁気
抵抗手段に直列に接続されかつ前記バイアス磁石の前記
被検出対象側の磁極面近傍に配置された第２の磁気抵抗
手段を備え、この第２の磁気抵抗手段は、被検出対象に
向かう方向に配置された略前記幅サイズのパターンから
なる微小磁気抵抗手段を前記略垂直な方向に沿って複数
個並設してなることを要旨とする。

【００３１】この発明によれば、第２の磁気抵抗手段
は、被検出対象に向かう方向に配置された短いパターン
からなる微小磁気抵抗手段を前記略垂直な方向に沿って
複数個並設してなるので、磁界の変化に応じた抵抗変化
は、第１の磁気抵抗手段の抵抗変化と比較して非常に小
さく、ほぼ一定の抵抗値となり、第１の磁気抵抗手段と
第２の磁気抵抗手段との中点端子からは、第１の磁気抵
抗手段の抵抗変化に相当する出力信号を得ることができ
る。

【００３２】請求項４の発明は、前記第２の磁気抵抗手
段に接続されると共に前記略垂直な方向に沿って配置さ
れかつ前記バイアス磁石の前記被検出対象側の磁極面近
傍に配置され前記第１の磁気抵抗手段と同一構成をなす
第３の磁気抵抗手段と、この第３の磁気抵抗手段及び前
記第１の磁気抵抗手段に接続されると共に前記略垂直な
方向に沿って配置され前記バイアス磁石の前記被検出対
象側の磁極面近傍に配置され前記第２の磁気抵抗手段と
同一構成をなす第４の磁気抵抗手段とを備えることを要
旨とする。

【００３３】この発明によれば、第１の磁気抵抗手段乃
至第４の磁気抵抗手段が前記略垂直な方向に沿って配置
されるので、第１の磁気抵抗手段乃至第４の磁気抵抗手
段の被検出対象に向かう方向のサイズが比較的小さくな
る。このため、各磁気抵抗手段の各中点電位の位相差が
１８０゜となるため、中点電位差は高いセンサ出力とな
る。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の磁気検出装置の実
施の形態を図面を参照して説明する。図１に本発明の磁
気検出装置の実施の形態１の斜視図を示す。

【００３５】＜実施の形態１＞図１に示す磁気検出装置
は、磁気センサであり、回転運動を行なう被検出対象と
してのギア１１を設ける。ギア１１の右側には、バイア
ス磁石２５ａ、磁気抵抗効果素子１８が設けられる。

【００３６】バイアス磁石２５ａは、磁性材料を有する
ギア１１に向けてバイアス磁界を発生するもので、ギア
１１側にＮ極が配置されている。

【００３７】磁気抵抗効果素子１８は、磁気抵抗効果素
子１８ａと磁気抵抗効果素子１８ｂとからなり、バイア
ス磁石２５ａに対向配置されるとともにバイアス磁石２
５ａのギア１１側の磁極面近傍に配置されかつギア１１
の運動方向に対して垂直な面に設置され、ギア１１の運
動に応じたバイアス磁界の状態変化により抵抗変化を生
ずる。

【００３８】図２にバイアス磁石２５ａの磁力線分布を
示す。バイアス磁石２５ａの磁力線、すなわち、バイア
ス磁界はＮ極からギア１１に向かう磁界、Ｎ極からギア
１１の運動方向への磁界、Ｎ極からＳ極に向かう磁界か
らなる。

【００３９】このギア１１の運動方向のバイアス磁界中
であってかつバイアス磁石２５ａのギア１１側の磁極面
近傍位置Ｂに前述した磁気抵抗効果素子１８を配置す
る。なお、ギア１１の運動方向のバイアス磁界は、バイ
アス磁石２５ａの磁極面から離れるに従って徐々に小さ
くなるようになっている。

【００４０】図３に磁気抵抗効果素子１８及びバイアス
磁石２５ａを実装した実際の磁気検出装置（磁気セン
サ）の断面図を示す。図３において、外形横サイズが５
ｍｍで肉厚が０．５ｍｍの外装ケース１２内の中央部に
は例えば０．５ｍｍ厚の絶縁基板２０が設けられてお
り、この絶縁基板２０には、集積回路（ＩＣ）、抵抗及
びコンデンサなどの複数の電子部品２１が搭載されてい
る。

【００４１】外装ケース１２の左側面部と絶縁基板２０
との間には例えば２ｍｍ厚のバイアス磁石２５ａが配置
され、外装ケース１２の右側面部と絶縁基板２０との間
には例えば、０．５ｍｍ厚の磁気抵抗効果素子１８が配
置される。

【００４２】図４に前記磁気抵抗効果素子１８の構成を
示す。磁気抵抗効果素子１８は、磁気抵抗効果素子１８
ａに磁気抵抗効果素子１８ｂが接続されている。磁気抵
抗効果素子１８ａは、垂直方向（ギア１１に向かう方向
Ｘに対して垂直な方向）に細長く配置された３つのパタ
ーンからなる微小磁気抵抗手段としてのＭＲＥ１，ＭＲ
Ｅ２，ＭＲＥ３が直列に接続され、電源が供給される端
子ａを有する。

【００４３】ＭＲＥ１からＭＲＥ３までのＸ方向の距離
は十分に小さくなっている。磁気抵抗効果素子１８ａの
パターンのサイズは、ＭＲＥ１からＭＲＥ３までのＸ方
向のサイズの例えば、数倍乃至数十倍の範囲内である。

【００４４】磁気抵抗効果素子１８ｂは、水平方向（ギ
ア１１に向かう方向Ｘ）に短長のパターンからなるＭＲ
ＥＳを約１０個〜２０個配置し、各々のＭＲＥＳが直列
に接続されており、接地端子ｃを有する。中点端子ｂか
らセンサ出力を得るようになっている。短長のパターン
のサイズはＭＲＥ１からＭＲＥ３までのＸ方向のサイズ
よりも僅かに大きい。

【００４５】磁気抵抗効果素子１８ａは、ギア１１に向
かう方向Ｘに対して垂直な方向に配置され、磁気抵抗効
果素子１８ｂはギア１１に向かう方向Ｘに配置される。
磁気抵抗効果素子１８ａ，１８ｂは、その磁気抵抗効果
素子を流れる電流の方向と磁界方向とのなす角度と、磁
界強度とによって抵抗が変化する。

【００４６】電流の方向と磁界方向とのなす角度が９０
゜である場合、すなわち、磁気抵抗効果素子１８ａは、
ギア１１に向かう方向Ｘの磁界強度の大きさによって抵
抗が変化する。

【００４７】電流の方向と磁界方向とのなす角度が０゜
である場合、すなわち、磁気抵抗効果素子１８ｂは、磁
界強度の大きさに関係なく、抵抗が変化しない。ここで
は、磁気抵抗効果素子１８ａのみの抵抗が変化するの
で、その出力が用いられる。

【００４８】このように構成された磁気検出装置によれ
ば、バイアス磁石２５ａによりギア１１に向かうバイア
ス磁界が発生すると共にギア１１の運動方向にバイアス
磁界が発生する。

【００４９】また、磁気抵抗効果素子１８をバイアス磁
石２５ａに対向配置するとともにバイアス磁石２５ａの
ギア１１側の磁極面近傍に配置しかつギア１１の運動方
向に対して略垂直な面に配置したので、ギアの運動方向
にあるバイアス磁界は、磁気抵抗効果素子１８を貫き、
ギア１１の運動によりギア１１に向かう方向Ｘに変調さ
れる（振れを生ずる。）。つまり、ギア１１が運動する
ことで、ギア１１に向かう方向Ｘのバイアス磁界成分が
変化する。

【００５０】このとき、磁気抵抗効果素子１８ａのＭＲ
Ｅ１〜ＭＲＥ３は、ギア１１の運動方向に略垂直な面
（つまり、両方の磁石２５ａ，２５ｂの磁石面に平行な
面）であって、ギア１１に向かう方向Ｘに対して垂直な
方向Ｙに配置されている。すなわち、電流の方向と磁界
方向とのなす角度が略９０゜であるから、磁気抵抗効果
素子１８ａは、ギア１１の運動に応じて、ギア１１に向
かう方向Ｘの磁界強度の変化によって抵抗が変化する。

【００５１】また、そのバイアス磁界の変調の大きさ
（ギア１１の運動による磁界の変化量）は、バイアス磁
石２５ａのギア１１側の磁極面近傍で最大となるため、
この位置に磁気抵抗効果素子１８を配置することで、大
きな抵抗変化が得られ、高感度を得ることができる。

【００５２】図５に検出ギャップに対する磁気抵抗効果
素子の感度を示す。図５において、△印で示す部分は、
磁気抵抗効果素子１８の方向Ｘの寸法が３０μｍであ
り、検出ギャップが２ｍｍのときに感度は約２３ｍＶと
なり、検出ギャップが０．５ｍｍのときに感度は約７０
ｍＶとなる。

【００５３】一方、図１９の従来の磁気検出装置では、
×印で示すように検出ギャップが２ｍｍのときに感度が
約５ｍＶとなり、検出ギャップが０．５ｍｍのときに感
度は約４２ｍＶとなり、実施の形態１の方が感度がかな
り高くなる。

【００５４】○印で示す部分は、磁気抵抗効果素子１８
の方向Ｘの寸法が９０μｍであり、検出ギャップが２ｍ
ｍのときに感度は約１２ｍＶとなる。一方、図１９の従
来の磁気検出装置では、×印で示すように検出ギャップ
が２ｍｍのときに感度が約５ｍＶであり、実施の形態１
の方が感度が高い。×印で示す部分は、磁気抵抗効果素
子１８の方向Ｘの寸法が３００μｍであり、検出ギャッ
プが２ｍｍのときに感度は約６ｍＶとなる。

【００５５】以上のことから、磁気抵抗効果素子１８ａ
方向Ｘの寸法が小さい方が感度が高いことがわかる。こ
のように、検出ギャップに対する感度を向上し、感度の
バイアス磁石２５ａの間隔依存性をなくすことができ
る。

【００５６】また、１つのバイアス磁石２５ａのみを用
いるから磁気検出装置を小型化できる。例えば、図３に
示す磁気センサでは、外装ケース１２内にバイアス磁石
２５ａ、絶縁基板２０、磁気抵抗効果素子１８及び信号
処理回路を構成する複数の電子部品２１を実装しても、
外装ケース１２の外形横サイズが５ｍｍとなり、従来に
ない小型なセンサを実現することができる。また、１つ
のバイアス磁石２５ａを用いることで、磁石厚を大きく
確保でき、磁界強度を稼ぐことができる。

【００５７】また、図２からもわかるように、バイアス
磁界は発散していて、このバイアス磁界中に磁気抵抗効
果素子１８が配置される。このため、磁気抵抗効果素子
１８が感知する磁界は磁気抵抗効果素子の面内の場所に
より違いが生ずる。このことは感度の低下や波形歪みの
原因となるため、均一磁界中に磁気抵抗効果素子１８を
配置するのが好ましい。

【００５８】ギア１１に向かう方向Ｘに対して垂直な方
向Ｙのバイアス磁界の発散量は、通常のバイアス磁石２
５ａでは、方向Ｘのバイアス磁界の発散量と比較して無
視できる程度の値である。また、方向Ｘのバイアス磁界
を検出しているため、この方向Ｘの磁気抵抗効果素子１
８ａが受けるバイアス磁界のばらつきを押さえる必要が
ある。

【００５９】そこで、磁気抵抗効果素子１８ａのＭＲＥ
１〜ＭＲＥ３を、細長く配置されたパターンとし、ＭＲ
Ｅ１からＭＲＥ３までの方向Ｘの距離を方向Ｙの距離に
対して十分に小さくすることで、Ｘ方向の磁界の分布を
非常に小さくできる。このため、図６に示すように、磁
界強度に対するＭＲＥ１，ＭＲＥ２，ＭＲＥ３の各抵抗
値の差は小さくなる。

【００６０】すなわち、磁気抵抗効果素子１８ａ内の動
作点の差を小さくすることができる。従って、ＭＲＥ
１，ＭＲＥ２，ＭＲＥ３の各動作点を中心として、磁界
が所定の範囲で変化した場合、そのときの時間に対する
抵抗変化も、図７に示すように、ＭＲＥ１，ＭＲＥ２，
ＭＲＥ３の間で差が小さく、しかもほぼ同一波形であっ
て波形歪みのない正弦波形となる。

【００６１】そして、ＭＲＥ１，ＭＲＥ２，ＭＲＥ３の
各抵抗値の波形を合成した合成抵抗値の波形は、図８に
示すように波形歪みのない正弦波形となる。この合成抵
抗値が磁気抵抗効果素子１８ａの抵抗値であり、この抵
抗値の変化によりセンサ出力が得られるから、波形歪み
のない安定したセンサ出力を得ることができる。また、
ギア１１に向かう方向Ｘに対して垂直な方向のバイアス
磁界の変動は小さいため、この方向にパターンを長くし
た影響は小さい。

【００６２】なお、実施の形態１では、磁気抵抗効果素
子１８を、磁気抵抗効果素子１８ａと磁気抵抗効果素子
１８ｂとで構成したが、例えば、磁気抵抗効果素子１８
ａのみを用いても良い。すなわち、ギア１１の運動に応
じた磁界変化に対する抵抗変化は磁気抵抗効果素子１８
ａのみで決定されているからである。

【００６３】また、磁気抵抗効果素子１８ａのパターン
とギア１１に向かう方向Ｘとの角度を９０゜としたが、
その角度は９０゜近傍、例えば８０゜であってもよい。

【００６４】＜実施の形態２＞次に、本発明の磁気検出
装置の実施の形態２を説明する。実施の形態１では、垂
直方向の磁気抵抗効果素子１８ａと水平方向の磁気抵抗
効果素子１８ｂとからなるハーフブリッジ型の磁気抵抗
効果素子１８を用いた。

【００６５】実施の形態２では、ハーフブリッジ型の磁
気抵抗効果素子１８を２つ用いたフルブリッジ型の磁気
抵抗効果素子を説明する。まず、図９に従来のフルブリ
ッジ型の磁気抵抗効果素子の構成を示す。

【００６６】図９に示すフルブリッジ型の磁気抵抗効果
素子において、垂直パターンからなる磁気抵抗効果素子
１６ａ１の一端とＹ方向に配置された水平パターンから
なる磁気抵抗効果素子１６ｂ１の一端とが中点端子ａに
接続される。磁気抵抗効果素子１６ｂ１の他端とＸ方向
に配置された垂直パターンからなる磁気抵抗効果素子１
６ａ２の一端とが中点端子ｄに接続される。

【００６７】磁気抵抗効果素子１６ａ２の他端とＹ方向
に配置された水平パターンからなる磁気抵抗効果素子１
６ｂ２の一端とが中点端子ｂに接続される。磁気抵抗効
果素子１６ｂ２の他端と磁気抵抗効果素子１６ａ１の他
端とが中点端子ｃに接続される。

【００６８】このようなフルブリッジの磁気抵抗効果素
子の中点端子ａから中点電位Ｖａを取り出し、中点端子
ｂから中点電位Ｖｂを取り出すと、図１０に示すように
なってしまう。

【００６９】このようなフルブリッジの磁気抵抗効果素
子では、４つの磁気抵抗効果素子１６ａ１〜１６ａ２が
Ｘ方向にかなり長いサイズで配置されるため、前述した
センサ出力の波形歪みの問題に加えて、各中点端子の中
点電位の位相差が１８０゜からずれてしまう。

【００７０】そこで、実施の形態２では、各中点端子の
中点電位の位相差を１８０゜にするために、図１１に示
すフルブリッジ型の磁気抵抗効果素子とした。図１１に
示すフルブリッジ型の磁気抵抗効果素子において、垂直
パターンからなる磁気抵抗効果素子１８ａ１の一端とＹ
方向に配置された水平パターンからなる磁気抵抗効果素
子１８ｂ１の一端とが中点端子ａに接続される。

【００７１】磁気抵抗効果素子１８ｂ１の他端とＹ方向
に配置された垂直パターンからなる磁気抵抗効果素子１
８ａ２の一端とが中点端子ｄに接続される。磁気抵抗効
果素子１８ａ２の他端とＹ方向に配置された水平パター
ンからなる磁気抵抗効果素子１８ｂ２の一端とが中点端
子ｂに接続される。磁気抵抗効果素子１８ｂ２の他端と
磁気抵抗効果素子１８ａ１の他端とが中点端子ｃに接続
される。

【００７２】磁気抵抗効果素子１８ａ１，１８ａ２は、
図４に示した磁気抵抗効果素子１８ａと同一構成であ
り、磁気抵抗効果素子１８ｂ１，１８ｂ２は、図４に示
した磁気抵抗効果素子１８ｂと同一構成である。また、
４つの磁気抵抗効果素子１８ａ１，１８ａ２，１８ｂ
１，１８ｂ２は、バイアス磁石２５ａの前記ギア１１側
の磁極面近傍に配置される。

【００７３】このようなフルブリッジの磁気抵抗効果素
子の中点端子ａから中点電位Ｖａを取り出し、中点端子
ｂから中点電位Ｖｂを取り出すと、図１２に示すような
波形になる。

【００７４】すなわち、図１１に示すフルブリッジの磁
気抵抗効果素子では、４つの磁気抵抗効果素子１８ａ１
〜１８ｂ２がＸ方向に短い長いサイズで配置されるた
め、センサ出力の波形歪みをなくすことができると共
に、各中点端子の中点電位の位相差が１８０゜となる。

【００７５】ここで、中点端子ａの中点電位Ｖａから中
点端子ｂの中点電位Ｖｂを差し引いた中点電位差の時間
に対する変化を図１３に示す。従来例では、図１０に示
すように、中点電位Ｖａと中点電位Ｖｂとの位相差が１
８０゜からずれているため、図１３に示すように、中点
電位差が比較的小さい。このため、センサ出力が小さか
った。

【００７６】一方、本発明では、図１２に示すように、
中点電位Ｖａと中点電位Ｖｂとの位相差が１８０゜であ
るから、図１３に示すように、中点電位差が比較的大き
い。従って、図１１に示す磁気抵抗効果素子を用いれ
ば、波形歪みがなく、しかも、高いセンサ出力を得るこ
とができる。

【００７７】なお、フルブリッジ型の磁気抵抗効果素子
を絶縁基板２０に実装すると共に、その絶縁基板２０に
実施の形態１で説明した電子部品２１等を実装するよう
にしてもよい。

【００７８】

【発明の効果】本発明によれば、磁気抵抗手段をバイア
ス磁石に対向配置するとともにバイアス磁石の被検出対
象側の磁極面近傍に配置しかつ被検出対象の運動方向に
対して略垂直な面に配置したので、被検出対象の運動方
向にあるバイアス磁界は、磁気抵抗手段を貫き、被検出
対象の運動により被検出対象に向かう方向に変調され
る。バイアス磁界の変調の大きさは、バイアス磁石の被
検出対象側の磁極面近傍で最大となるため、この位置に
磁気抵抗手段を配置したことで、大きな抵抗変化が得ら
れ、高感度を得ることができ、１つの磁石のみを用いる
から磁気検出装置を小型化できる。

【００７９】また、第１の磁気抵抗手段の各微小磁気抵
抗手段は、被検出対象に向かう方向に対して略垂直な方
向に配置されたパターンであるので、被検出対象の運動
に応じたバイアス磁界の状態変化により抵抗変化を生
じ、複数個の微小磁気抵抗手段の被検出対象に向かう方
向の幅サイズを、各微小磁気抵抗手段の前記垂直な方向
のパターンサイズよりも所定サイズ短くしたので、被検
出対象に向かう方向の磁界のばらつきが少なくなり、磁
界強度に対する各微小磁気抵抗手段の各抵抗値の差が小
さくなる。従って、波形歪みのない正弦波形となるの
で、波形歪みのない安定したセンサ出力が得られる。

【００８０】また、第２の磁気抵抗手段は、被検出対象
に向かう方向に配置された短いパターンからなる微小磁
気抵抗手段を前記略垂直な方向に沿って複数個並設して
なるので、磁界の変化に応じた抵抗変化は、第１の磁気
抵抗手段の抵抗変化と比較して非常に小さく、ほぼ一定
の抵抗値となり、第１の磁気抵抗手段と第２の磁気抵抗
手段との中点端子からは、第１の磁気抵抗手段の抵抗変
化に相当する出力信号を得ることができる。

【００８１】また、第１の磁気抵抗手段乃至第４の磁気
抵抗手段を前記略垂直な方向に沿って配置したので、第
１の磁気抵抗手段乃至第４の磁気抵抗手段の被検出対象
に向かう方向のサイズが比較的小さくなるため、各磁気
抵抗手段の各中点電位の位相差が１８０゜となり、中点
電位差は高いセンサ出力となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気検出装置の実施の形態１の斜視図
である。

【図２】実施の形態１のバイアス磁石の磁力線分布を示
す図である。

【図３】実施の形態１のバイアス磁石及び磁気抵抗効果
素子を実装した磁気検出装置を示す断面図である。

【図４】実施の形態１の磁気抵抗効果素子を示す構成図
である。

【図５】実施の形態１において検出ギャップに対する感
度を示す図である。

【図６】ＭＲＥ１乃至ＭＲＥ３の磁気動作点を示す図で
ある。

【図７】ＭＲＥ１乃至ＭＲＥ３の各々の抵抗値の変化を
示す図である。

【図８】ＭＲＥ１乃至ＭＲＥ３の合成抵抗値の変化を示
す図である。

【図９】従来のフルブリッジ型の磁気抵抗効果素子を示
す構成図である。

【図１０】従来のフルブリッジ型の磁気抵抗効果素子の
中点端子における中点電位の波形を示す図である。

【図１１】実施の形態２のフルブリッジ型の磁気抵抗効
果素子を示す構成図である。

【図１２】実施の形態２のフルブリッジ型の磁気抵抗効
果素子の中点端子における中点電位の波形を示す図であ
る。

【図１３】従来のフルブリッジ型の磁気抵抗効果素子の
中点電位差と実施の形態２のフルブリッジ型の磁気抵抗
効果素子の中点電位差との比較を示す図である。

【図１４】従来の磁気検出装置の一例の斜視図である。

【図１５】従来の磁気検出装置の他の一例の斜視図であ
る。

【図１６】他の磁気検出装置の斜視図である。

【図１７】前記他の磁気検出装置に用いられる磁気抵抗
効果素子を示す構成図である。

【図１８】前記他の磁気検出装置の磁界の振れ角を示す
図である。

【図１９】前記他の磁気検出装置において２つの磁石を
薄くしかつ磁石間隔を小さくしたときにおける検出ギャ
ップに対する感度を示す図である。

【図２０】図１７に示す磁気抵抗効果素子の各ＭＲＥの
磁気動作点を示す図である。

【図２１】図１７に示す各ＭＲＥに対応する各々の抵抗
値の変化を示す図である。

【図２２】図１７に示す各ＭＲＥに対応する各抵抗値を
合成した合成抵抗値の変化を示す図である。

【符号の説明】

１１ ギア １２ 外装ケース １３ 磁界方向 １５ バイアス磁石 １６ａ，１６ｂ，１８ａ，１８ｂ 磁気抵抗効果素子 １９ ＩＣ ２０ 絶縁基板 ２１ 電子部品 ２５ａ バイアス磁石

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性材料を有する被検出対象に向けて磁
   界を発生するバイアス磁石と、 このバイアス磁石に対向配置されるとともにバイアス磁
   石の前記被検出対象側の磁極面近傍に配置されかつ被検
   出対象の運動方向に対して略垂直な面に配置され、被検
   出対象の運動に応じた磁界の変化により抵抗変化を生ず
   る磁気抵抗手段と、を備えることを特徴とする磁気検出
   装置。
2. 【請求項２】 前記磁気抵抗手段は、被検出対象に向か
   う方向に対して略垂直な方向に配置されたパターンから
   なる微小磁気抵抗手段を被検出対象に向かう方向に沿っ
   て複数個並設して直列に接続し、複数個の微小磁気抵抗
   手段の被検出対象に向かう方向の幅サイズを、各微小磁
   気抵抗手段の前記略垂直な方向のパターンサイズよりも
   所定サイズ短くした第１の磁気抵抗手段であることを特
   徴とする請求項１記載の磁気検出装置。
3. 【請求項３】 前記第１の磁気抵抗手段に直列に接続さ
   れかつ前記バイアス磁石の前記被検出対象側の磁極面近
   傍に配置された第２の磁気抵抗手段を備え、この第２の
   磁気抵抗手段は、被検出対象に向かう方向に配置された
   略前記幅サイズのパターンからなる微小磁気抵抗手段を
   前記略垂直な方向に沿って複数個並設してなることを特
   徴とする請求項２記載の磁気検出装置。
4. 【請求項４】 前記第２の磁気抵抗手段に接続されると
   共に前記略垂直な方向に沿って配置されかつ前記バイア
   ス磁石の前記被検出対象側の磁極面近傍に配置され前記
   第１の磁気抵抗手段と同一構成をなす第３の磁気抵抗手
   段と、 この第３の磁気抵抗手段及び前記第１の磁気抵抗手段に
   接続されると共に前記略垂直な方向に沿って配置され前
   記バイアス磁石の前記被検出対象側の磁極面近傍に配置
   され前記第２の磁気抵抗手段と同一構成をなす第４の磁
   気抵抗手段と、を備えることを特徴とする請求項３記載
   の磁気検出装置。