JPH10227809A - 回転状態検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出すべき被検出体の回転方向の検出を可能
とした回転状態検出装置を提供すること。 【解決手段】 被検出体である回転軸２の回転に応じて
変化する磁界を発生させるロータ３と、このロータ３に
より生ずる磁界内に配置され磁界の変化に対応した検出
信号を出力する磁気抵抗素子４と、その検出信号に基づ
いて被検出体の回転状態を演算する演算回路５とを備え
ており、回転軸２の回転に伴ってロータ３が磁気抵抗素
子４に及ぼす磁界を変化させ、磁気抵抗素子４に少なく
とも三種類の極値を有する検出信号を出力させ、かつ、
それらの極値が回転軸２の回転方向の相違に基づき異な
る順序で検出される。このため、それらの極値の現れる
順序を検出することにより、回転軸２の回転方向の判別
が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検出体の回転方
向、回転角度又は回転速度などの回転状態を検出するた
めの磁気式の回転状態検出装置に関し、特に、車両など
の各種装置に組み込まれる回転部分の回転状態の検出に
適した磁気式の回転状態検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、被検出体の回転状態を検出する装
置としては、特開昭６１−９７５１５号公報に記載され
るものが知られている。この公報に記載される回転検出
装置は、磁気記録式のロータリーエンコーダであって、
公報第１図に示されるように、検出対象であるモータの
回転軸に取り付けられた磁気ドラムと、この磁気ドラム
の外周面に対し離間して配した磁気抵抗素子とを備えて
構成されている。また、磁気ドラムの外周部分には、そ
の周方向に沿って異なる磁極Ｎ、Ｓが交互に着磁されて
おり、その磁極のうちの一つが大型なものとされてい
る。

【０００３】このようなロータリーエンコーダによれ
ば、モータの駆動と共に磁気ドラムが回転して、磁気抵
抗素子の周囲の磁界が変化する。この磁界の変化により
磁気抵抗素子の抵抗値が変化して、その磁気抵抗素子か
ら磁界変化に応じた信号が出力される。このとき、磁気
ドラムの一つの磁極が大型なものであるため、磁気ドラ
ムの一回転ごとに一パルスの基準信号が得られることに
なる。そして、この基準信号により、モータの回転位置
を検出しようとするものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
回転検出装置（ロータリーエンコーダ）にあっては、検
出すべき回転体の回転方向が検出できないという問題点
がある。すなわち、前述の磁気記録式のロータリーエン
コーダにあっては、基準信号に基づいて回転体であるモ
ータ回転軸の回転角度を検出することは可能であるが、
モータ回転軸の回転方向を検出する手段を備えておら
ず、その回転方向の検出が行えない。このため、モータ
が回転駆動中に逆回転し始めた場合など、その回転方向
の変化を検知できず、それに起因してモータ回転軸の回
転位置（回転角度）も正確に検出することができない。

【０００５】そこで本発明は、以上のような問題点を解
決するためのなされたものであって、検出すべき被検出
体の回転方向の検出を可能とした回転状態検出装置を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の回転状態検出装置は、被検出体の回
転に応じて変化する磁界を発生させる磁界発生手段と、
この磁界発生手段により生ずる磁界内に配置され磁界の
変化に対応した検出信号を出力する磁気検出手段と、検
出信号に基づいて被検出体の回転状態を演算する演算手
段とを備えた回転状態検出装置において、磁界発生手段
が被検出体の回転に伴う磁界の変化により磁気検出手段
に少なくとも三種類の極値を有する検出信号を出力さ
せ、かつ、それらの極値が被検出体の回転方向の相違に
基づき異なる順序で検出され、極値の出現順序の相違に
基づき被検出体の回転方向を判別する判別手段を備えた
ことを特徴とする。

【０００７】この発明によれば、磁気検出手段から出力
される検出信号において、少なくとも三種類の極値が検
出され、それらの極値が被検出体の回転方向の相違に基
づき異なる順序で検出される。このため、それらの極値
の現れる順序を検出することにより、被検出体の回転方
向の判別が可能となる。

【０００８】また本発明の回転状態検出装置は、被検出
体の回転に応じて変化する磁界を発生させる磁界発生手
段と、この磁界発生手段により生ずる磁界内に配置され
磁界の変化に対応した検出信号を出力する磁気検出手段
と、検出信号に基づいて被検出体の回転状態を演算する
演算手段とを備えた回転状態検出装置において、磁界発
生手段が被検出体の回転に伴う磁界の変化により磁気検
出手段に少なくとも二種類の極値を有する検出信号を出
力させ、かつ、それらの極値が被検出体の回転方向の相
違に基づき異なる時間間隔で検出され、極値の出現の時
間間隔に基づき被検出体の回転方向を判別する判別手段
を備えたことを特徴とする。

【０００９】この発明によれば、被検出体の回転方向が
異なることにより、磁気検出手段から出力される検出信
号において、二種類の極値が異なる時間間隔で検出され
る。このため、これらの極値の現れるタイミングを検出
することにより、被検出体の回転方向の判別が可能とな
る。

【００１０】また本発明の回転状態検出装置は、前述の
磁気検出手段が磁気抵抗素子であることを特徴とする。

【００１１】この発明によれば、磁気検出手段から出力
される検出信号が被検出体の回転速度に依存することな
く被検出体の回転に応じた出力値となる。このため、被
検出体の低速回転時においても、被検出体の回転方向が
確実に検出可能となる。

【００１２】更に本発明の回転状態検出装置は、前述の
磁気検出手段が強磁性体と非磁性体を交互に積層させた
人工格子を有する磁気抵抗素子であることを特徴とす
る。

【００１３】この発明によれば、磁界発生手段の磁界変
化に応じて磁気検出手段から出力される検出信号が大き
く変動するので、磁気検出手段を磁界発生手段に極度に
接近させて配置する必要がない。このため、磁界発生手
段及び磁気検出手段を構成する部品について精密な寸法
精度が要求されず、磁界発生手段及び磁気検出手段の部
品コストが低減でき、また、その製造が容易なものとな
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき、本発明
の種々の実施形態について説明する。尚、各図において
同一要素には同一符号を付して説明を省略する。また、
図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致していな
い。

【００１５】（第一実施形態）図１は、本実施形態に係
る回転状態検出装置の構成概略図である。図１に示すよ
うに、回転状態検出装置１は、被検出体である回転軸２
に取り付けられたロータ３と、そのロータ３の近傍に配
置された磁気抵抗素子４と、その磁気抵抗素子４に接続
された演算回路５とにより構成されている。ロータ３
は、回転軸２の回転に応じて変化する磁界を発生させる
ための磁界発生手段であり、磁界を発生させる機能とそ
の磁界を変化させる機能を有している。このロータ３
は、例えば、外周部分に磁極３１、３２を有する円筒体
により形成される。ロータ３の磁極３１及び磁極３２
は、互い異なる極性（Ｎ、Ｓ）のものであって、ロータ
３の周方向に沿って交互に連続して配設されている。こ
の各磁極３１、３２により、図２に示すようにロータ３
の外周近傍の空間には、各磁極３１、３２ごとに磁界が
形成される。

【００１６】また、図１に示すように、磁極３１、３２
のうち二つのもの、即ち磁極３１ａ、３２ａは他の磁極
３１、３２に対して磁力が大きく、そして、磁極３１ａ
は磁極３２ａの磁力に対して大きな磁力を有している。
例えば、磁極３２ａは磁極３１、３２に比べ、ロータ３
の軸方向（図１では上方）に長いものとされ、磁極３１
ａはその磁極３２ａに比べ、更に軸方向に長いものとさ
れる。このため、図２に示すように、ロータ３における
磁極３１ａ、３２ａの外周近傍の空間には、他の磁極３
１、３２に比べ強い磁界が形成される。そして、その磁
界は、磁極３２ａに比べ磁極３１ａのものが強いものと
なる。

【００１７】一方、図１において、ロータ３は、回転軸
２に対し同心状に取り付けられており、回転軸２の回転
と同時に回転する構造となっている。このため、回転軸
２及びロータ３の回転により、その外部近傍の空間に
は、磁極３１、３２が交互に通過することになり、変化
する磁界が与えられることになる。そして、磁極３１
ａ、３２ａの通過に伴って、より強い磁界が与えられる
ことになる。

【００１８】このようなロータ３は、円筒体又は円柱体
などの外周に磁極３１等となる磁石を個々に取り付ける
などして形成してもよいが、Ｎ、Ｓ極の磁性物質を樹脂
に混在させて一体成型により形成することが望ましい。
この場合、ロータ３の外周面を滑らかな円弧状とするこ
とが容易に行え、ロータ３が外部空間に対して適正に磁
界を与えるものとなる。

【００１９】なお、図１、２において、ロータ３におけ
る磁極３１ａ、３２ａは隣り合う位置に配設されている
が、磁極３１ａ、３２ａが互いにロータ３の対称位置
（回転軸２を中心として対称な位置）に配されていなけ
れば、それらが隣り合わない位置に配設されていてもよ
い。また、磁極３１ａ、３２ａは、他の磁極３１、３２
の磁界に対して異なる磁界の強さを形成するものであれ
ばよく、他の磁極３１、３２に比べ弱い磁界を形成する
ものであってもよい。更に、ロータ３は、磁極３１、３
２及び磁極３１ａ、３２ａがロータ３の外周面に形成さ
れるものに限られるものでなく、回転軸２及びロータ３
の回転に伴って外部空間に対し変化する磁界を与えるも
のであれば、各磁極がロータ３の側面などその他の部分
に形成されていてもよい。

【００２０】図１において、ロータ３の外周近傍には、
磁気抵抗素子４が設置されている。磁気抵抗素子４は、
ロータ３の磁極３１、３２などにより形成される磁界内
に配置され、その磁界の変化に対応して検出信号を出力
する磁気検出手段であり、例えば、人工格子膜を備えた
ものが用いられる。

【００２１】図３に磁気抵抗素子４の構造説明図を示
す。図３において、磁気抵抗素子４は、上面を鏡面仕上
げしたシリコン基板４１上に絶縁層となる酸化膜（Ｓｉ
Ｏ₂膜：図示なし）が形成され、この酸化膜上に磁性体
からなるバッファ層４２が形成され、更にバッファ層４
２上に人工格子膜４３が形成された構造となっている。
バッファ層４２及び人工格子膜４３は、線状パターン化
され、磁界の変化を検知する磁気検知部４４を構成して
いる。また、人工格子膜４３は、強磁性体と非磁性体を
交互に積層してなる多層構造体により構成されている。

【００２２】このような磁気抵抗素子４の具体的な製造
方法の一例を挙げると、まず、シリコン基板４１上に鉄
ニッケル（ＮｉＦｅ）からなる数ｎｍ（例えば、５ｎ
ｍ）の厚さのバッファ層４２を蒸着した後、そのバッフ
ァ層４２上に強磁性体としてコバルト（Ｃｏ）、非磁性
体として銅（Ｃｕ）を各１〜２ｎｍの厚さで交互に各１
６層蒸着して人工格子膜４３を形成する。そして、所望
の線状パターンのレジストパターン層を用い、このレジ
ストパターン層部分以外のバッファ層４２、人工格子膜
（強磁性体、非磁性体）の各層を除去して、所望の形状
に人工格子膜４３を線状パターン化し磁気検知部４４を
形成する。その後、バッファ層４２及び人工格子膜４３
をシリコン酸化膜（ＳｉＯ₂膜）などからなる保護膜４
５により覆い、人工格子膜４３の両端に電極４６、４６
を形成して、磁気抵抗素子４の製造が完了する。

【００２３】図４（ａ）、（ｂ）は、磁気抵抗素子４の
磁界検出機能の説明図である。図４（ａ）に模式的な磁
気抵抗素子４の垂直断面を示し、図４（ｂ）に平面から
見た模式的な磁気抵抗素子４を示す。図４（ａ）におい
て矢印Ａのように人工格子膜４３の積層方向に対し垂直
な方向を磁気抵抗素子４の「垂直方向」とし、図４
（ｂ）において矢印Ｂ、Ｃのように人工格子膜４３の積
層方向に対して平行な方向を磁気抵抗素子４の「水平方
向」とすると、磁気抵抗素子４は、その垂直方向及び水
平方向の両方向における磁界の強さの変化に対応し抵抗
値（電気抵抗値）が変化する素子である。特に、水平方
向の磁界変化に対して、大きく抵抗値が変化することが
知られている。

【００２４】図５に、磁気抵抗素子４における水平方向
の磁界の強さ−抵抗変化率特性のグラフを示す。図５に
おいて、磁気抵抗素子４の水平方向における磁界の強さ
が０エルステッドのとき、人工格子膜４３の抵抗値が最
大となる。そして、水平方向の磁界の強さが大きくなる
に連れて抵抗値が減少し、その強さが±５００エルステ
ッド程度となると人工格子膜４３の抵抗値が最小となっ
て飽和し、それ以上に磁界の強さが変化しても抵抗値は
変わらない。ここで、抵抗変化率を（最大抵抗値−最小
抵抗値）／（最大抵抗値）とすると、前述のように磁界
の強さが変化したときの磁気抵抗素子４の抵抗変化率
は、約２０％である。この磁気抵抗素子４の抵抗値変化
に応じて検出信号を出力させるには、例えば、磁気抵抗
素子４の人工格子膜４３、即ち磁気検知部４４に一定電
流を供給すればよい。この場合、その周囲の磁界の強さ
の変化に応じて変動する検出信号が得られることにな
る。また、磁気抵抗素子４に固定抵抗値の抵抗を接続
し、それらの両端に一定電圧を供給した状態とした場合
でも、磁気抵抗素子４の周囲の磁界の強さの変化に応じ
て変動する検出信号が得られることになる。

【００２５】このように、磁気抵抗素子４は、その周囲
の磁界の強さの変化に対応して人工格子膜４３の抵抗値
が大きく変化するものである。このため、この磁気抵抗
素子４を磁界方向の検出手段として用いる場合、磁界を
生じさせるロータ３に極度に接近させて配置しなくても
検出信号の検出が可能となる。従って、ロータ３及び磁
気抵抗素子４について精密な寸法精度が要求されず、そ
れらの部品コストが低減できる。また、それらの設置も
容易なものとなる。

【００２６】図１に示すように、磁気抵抗素子４は、ロ
ータ３により形成される磁界内に配置され、演算回路５
により電極４６、４６を通じて人工格子膜４３よりなる
磁気検知部４４に定電流が供給されている。このため、
回転軸２と共にロータ３が回転すると、磁気抵抗素子４
の周囲の磁界が変化することになり、磁気抵抗素子４か
らその磁界の変化に対応した検出信号が出力される。こ
のとき、ロータ３の外周近傍の空間には、その外周面に
対してほぼ直交する磁力線を有する磁界が形成されるか
ら、図１のようにその磁力線が磁気抵抗素子４の水平方
向（人工格子膜４３の各層と平行となる方向）となるよ
うに磁気抵抗素子４を配置すれば、磁界変化を効率よく
検出できる。

【００２７】また、磁気抵抗素子４は、回転するロータ
３が形成する磁界の変化に応じて、三種類の極値を有す
る検出信号を出力する機能を有している。例えば、磁気
抵抗素子４は、ロータ３による磁界変化を検知して、図
８に示すような検出信号Ｓ1を出力する。磁気抵抗素子
４がこのような検出信号を出力するのは、ロータ３が形
成する磁界の変化量がその回転位置により異なることに
起因する。すなわち、前述のように、ロータ３は磁極３
１、３２、磁極３１ａ及び磁極３２ａはそれぞれ異なる
磁力を有するものとして構成されており、これら各磁極
が形成する磁界の強さがそれぞれ異なっている。このた
め、ロータ３の回転により磁気抵抗素子４の前を各磁極
が通過するごとに磁気抵抗素子４から出力される検出信
号が変動して極値となる。そして、磁気抵抗素子４の前
を磁力の大きい磁極３１ａ及び磁極３２ａが通過する
と、検出信号が大きく変動して大きな波高値（例えば電
圧値）を有する極値となる。しかも、磁極３１ａと磁極
３２ａの磁力も異なっているため、その通過に伴う検出
信号の波高値も異なるものとなる。このように、ロータ
３の回転により、磁気抵抗素子４の検出信号は三種類の
極値を有するものとなる。

【００２８】ここで、検出信号における「極値」とは、
検出信号の変動による各凹凸ごとの最大値又は最小値を
いい、極大値及び極小値の双方を含むものである。例え
ば、検出信号が正弦波信号でなく、矩形波が連続してな
るパルス信号などであるときには、各矩形波ごとの最大
値又は最小値がここでいう「極値」となる。

【００２９】更に、その検出信号の三種類の極値は、ロ
ータ３の回転方向、即ち回転軸２の回転方向の相違に基
づき異なる順序で検出される。例えば、図１において、
ロータ３が右回りに回転すると、磁気抵抗素子４の前を
磁極３１、３２が通過した後、磁極３１ａ、磁極３２ａ
の順序でそれらが通過することになる。このため、磁気
抵抗素子４から出力される検出信号において、磁極３
１、３２の通過に伴う小さい極値が現れた後、最も大き
い極値が現れ、そしてやや大きい極値が現れることにな
る。一方、ロータ３が左回りに回転すると、磁気抵抗素
子４の前を磁極３１、３２が通過した後、磁極３２ａ、
磁極３１ａの順序でそれらが通過することになる。この
ため、磁気抵抗素子４から出力される検出信号におい
て、磁極３１、３２の通過に伴う小さい極値が現れた
後、やや大きい極値が現れ、そして最も大きい極値が現
れることになる。

【００３０】このように、磁気抵抗素子４の検出信号に
おいて、回転軸２の回転方向の相違に基づき異なる順序
で波高値の異なる極値が現れることになる。そして、回
転軸２の回転状態の検出において、検出信号の異なる極
値の現れる順序を検出することにより、回転軸２の回転
方向の判別が可能となる。

【００３１】なお、磁気検出手段としては、検出感度の
高い人工格子膜４３を有する磁気抵抗素子４を用いるの
が望ましいが、強磁性体を用いたＭＲ素子、半導体を用
いたＭＲ素子、スピンバルブを用いたＧＭＲ素子などを
用いる場合もある。

【００３２】図６に演算回路の構成概略図を示す。図６
において、演算回路５は、磁気抵抗素子４から出力され
る検出信号に基づいて回転軸２の回転状態を演算する機
能を備えた演算手段であって、その回転状態を判別する
判別手段であり、例えば、定電流源５１、極値検出部５
２及びマイコン５３により構成される。定電流源５１
は、磁気抵抗素子４の一方の端子に接続されており、そ
の磁気抵抗素子４に一定電流を供給している。また、磁
気抵抗素子４の他方の端子は、演算回路５内で接地され
ている。極値検出部５２は、磁気抵抗素子４の検出信号
における極値の数に対応して三つのコンパレータ５２
ａ、５２ｂ及び５２ｃを備えている。これらコンパレー
タ５２ａ〜５２ｃは、非反転端子（＋）にそれぞれ異な
るしきい値が設定されている。例えば、図８に示すよう
に、コンパレータ５２ａのしきい値Ｖａは、検出信号Ｓ
1における全ての極値を検出できるように設定されてい
る。また、コンパレータ５２ｂのしきい値Ｖｂは、ロー
タ３の磁極３１ａ、３２ａの磁界による極値のみを検出
できるように設定されている。更に、コンパレータ５２
ｃのしきい値Ｖｃは、ロータ３の磁極３１ａの磁界によ
る極値のみを検出できるように設定されている。これら
のしきい値Ｖａ〜Ｖｃは、検出信号Ｓ1の各極値の波高
値を考慮して適宜設定すればよい。一方、コンパレータ
５２ａ〜５２ｃの各反転端子（−）には磁気抵抗素子４
の他方の端子が接続され、磁気抵抗素子４の検出信号が
入力されるようになっている。

【００３３】このような演算回路５に磁気抵抗素子４の
検出信号が入力されると、コンパレータ５２ａから検出
信号の全ての極値に対応したパルス信号が出力される。
また、コンパレータ５２ｂから磁極３１ａ、３２ａによ
る極値に対応したパルス信号が出力され、コンパレータ
５２ｃから磁極３１ａによる極値に対応したパルス信号
が出力される。そして、これらの各パルス信号は、マイ
コン５３に入力されることになる。

【００３４】図６において、マイコン５３は、極値検出
部５２の各コンパレータ５２からの出力信号に基づいて
回転軸２の回転状態などを演算し判別するものである。
例えば、マイコン５３は、コンパレータ５２ａの出力信
号に基づき単位時間当りのパルス入力数を計測し、その
パルス入力数により回転軸２の回転速度の演算を行う。
また、コンパレータ５２ｂ、５２ｃの出力信号を比較
し、コンパレータ５２ｃの出力信号におけるパルス入力
のタイミングを検出して、回転軸２の回転方向の判別を
行う。更に、コンパレータ５２ａ、５３ｃの出力信号を
比較し、コンパレータ５２ｃの出力信号におけるパルス
入力時を基準としてコンパレータ５２ａの出力信号にお
けるパルス入力数を計測し、回転軸２の回転角度の演算
を行う。

【００３５】このように、演算回路５によれば、磁気抵
抗素子４の検出信号に基づいて、回転軸２の回転角度、
回転速度及び回転方向を演算することが可能となる。な
お、回転状態検出装置１における演算手段及び判別手段
は、このような演算回路５に限られるものではなく、磁
気抵抗素子４の検出信号に基づき回転軸２の回転方向が
演算し判別できるものであれば、その他のものを用いて
もよい。

【００３６】次に、回転状態検出装置１の使用方法及び
その動作について説明する。

【００３７】図１に示すように、被検出体である回転軸
２にロータ３を取り付け、回転軸２と共にロータ３が回
転するようにしておく。このとき、被検出体としては、
長尺状の軸体に限られるものでなく、回転体であり、か
つ、ロータ３が同心状に回転するように取付可能であれ
ば、その他の形状などを呈するものであってもよい。

【００３８】そして、回転軸２に取り付けたロータ３の
外周近傍に、磁気抵抗素子４を配置する。このとき、ロ
ータ３の磁極３１、３２、３１ａ及び３２ａにより形成
される磁界内に磁気抵抗素子４を配置することが肝要で
ある。磁気抵抗素子４は、ロータ３の磁界の磁力線の向
きに対し人工格子膜４３が平行となるような向きに配置
することが望ましい。このような向きに磁気抵抗素子４
を配置することにより、回転軸２の回転状態の検出感度
を高めることができる。また、このように配置すること
により十分に検出信号の出力が得られるため、磁気抵抗
素子４をロータ３の外周面に極度に接近させる必要がな
い。従って、ロータ３などの構成部品を精密な寸法精度
で製造する必要がなく部品コストの軽減が図れる。ま
た、回転状態検出装置１の製造も容易なものとなる。更
に、磁気抵抗素子４の検出信号を増幅器を介することな
くコンパレータなどで直接的に極値を検出することがで
き、演算回路５の簡略化が図れる。

【００３９】そして、磁気抵抗素子４に演算回路５を電
気的に接続し、一方の電極４６に一定電流値の定電流を
供給する。この定電流の供給により、磁気抵抗素子４の
人工格子膜４３である磁気検知部４４に一定の電流が流
れ、人工格子膜４３の抵抗値に従って電極４６、４６間
に電位差が生じ、その電位差が検出信号として検知され
ることになる。

【００４０】この状態（図１の状態）において、回転軸
２が右回り（図１の矢印方向）に回転すると、それに伴
ってロータ３も右回りに回転し始める。このため、ロー
タ３の磁極３１、３２が順次磁気抵抗素子４の前を通過
することになる。このとき、図２に示すようにロータ３
の外周近傍の空間には、隣接する磁極ごとに異なる向き
の磁界が形成されているから、磁気抵抗素子４の前を各
磁極が通過するごとに磁気検知部４４の抵抗値が変動す
ることになる。このような磁気検知部４４の抵抗値変動
は、磁気抵抗素子４の検出信号において極値となって現
れる。そして、磁力の強い磁極３１ａ、３２ａが磁気抵
抗素子４の前を通過するとき、磁気検知部４４の抵抗値
は大きく変動して、検出信号の振幅が大きくなり、異な
る極値が現れる。

【００４１】このような回転軸２及びロータ３の回転に
伴う検出信号の出力について、図７、図８に基づいて詳
述する。図７は、回転検出時におけるロータ３と磁気抵
抗素子４と位置関係を示す図である。図８は、磁気抵抗
素子４の検出信号の電圧波形を示す図である。図７
（ａ）に示すように、磁気抵抗素子４の前にロータ３の
磁極３２が位置するときには、磁極３２の近傍空間に弱
い磁界しか形成されておらず、磁気検知部４４に三分の
一程度の範囲しか磁界が加わらないため、その磁界を受
けて磁気検知部４４の抵抗値が若干低下する。従って、
図８中の時間（ａ）に示すように、磁気抵抗素子４の検
出信号Ｓ1が若干低く変動して、演算回路５のしきい値
Ｖａを下回る程度の極値が現れる。

【００４２】そして、ロータ３が更に回転すると、図７
（ｂ）に示すように、磁気抵抗素子４の前に磁極３１ａ
が位置することになる。このとき、磁極３１ａの近傍空
間には非常に強い磁界が形成されており、磁気検知部４
４の全範囲に磁界が加わるため、その磁界を受けて磁気
検知部４４の抵抗値が大きく低下する。従って、図８中
の時間（ｂ）に示すように、磁気抵抗素子４の検出信号
が非常に低くなり、演算回路５のしきい値Ｖａ、Ｖｂ、
Ｖｃの全てを下回るほどの極値が現れる。

【００４３】このとき、磁気抵抗素子４に加わる磁界の
向きは、図７（ａ）のとき（磁気抵抗素子４の前に磁極
３２が位置するとき）に対し反対の向きとなるが、磁気
検知部４４の抵抗値は、磁界の向きに依存せず、その磁
界の強度に応じて低下する。なお、磁気抵抗素子４の前
に各磁極の境界部分が位置するときには、磁気抵抗素子
４の水平方向にかかる磁界が非常に小さいものとなるた
め、磁気検知部４４の抵抗値が高くなる。このため、磁
気抵抗素子４の検出信号Ｓ1において電圧が高い状態と
なる。

【００４４】そして、ロータ３が更に回転すると、図７
（ｃ）に示すように、磁気抵抗素子４の前に磁極３２ａ
が位置することになる。このとき、磁極３２ａの近傍空
間にはやや強い磁界が形成されており、磁気検知部４４
の三分の二程度の範囲に磁界が加わるため、その磁界を
受けて磁気検知部４４の抵抗値がやや大きく低下する。
従って、図８中の時間（ｃ）に示すように、磁気抵抗素
子４の検出信号Ｓ1がやや大きく低下し、演算回路５の
しきい値Ｖａ、Ｖｂを下回るほどの極値が現れる。

【００４５】そして、ロータ３が更に回転すると、図７
（ｄ）に示すように、磁気抵抗素子４の前に磁極３２が
位置することになる。このとき、磁極３２の近傍空間に
は弱い磁界しか形成されておらず、磁気検知部４４の三
分の一程度の範囲しか磁界が加わらないため、その磁界
を受けて磁気検知部４４の抵抗値が若干低下する。従っ
て、図８中の時間（ｄ）に示すように、磁気抵抗素子４
の検出信号Ｓ1がやや低下し、演算回路５のしきい値Ｖ
ａのみを下回るほどの極値が現れる。

【００４６】更にロータ３が回転し続けると、磁気抵抗
素子４の前を磁極３１と磁極３２が交互に位置すること
になる。このため、その各磁極が磁気検知部４４の前を
通過するごとに、磁気抵抗素子４の検出信号Ｓ1にしき
い値Ｖａのみを下回るほどの極値が現れることになる。

【００４７】このように、回転軸２の回転に伴ってロー
タ３が回転すると、磁気抵抗素子４から図８に示すよう
な三種類の極値を有する検出信号Ｓ1が出力されること
になる。そして、図６のように、磁気抵抗素子４の検出
信号Ｓ1は演算回路５に入力される。そして、検出信号
Ｓ1は、極値検出部５２の各コンパレータ５２ａ〜５２
ｃにそれぞれ入力される。

【００４８】図９に演算回路５におけるコンパレータ５
２ａ〜５２ｃの出力信号のタイミングチャートを示す。
コンパレータ５２ａには各磁極の通過による全て極値が
検出できるようにしきい値Ｖａが設定されているので、
図９（ａ）のように、コンパレータ５２ａからは全ての
極値に応じたパルス波を有するパルス信号Ｓ1ａが出力
される。また、コンパレータ５２ｂには磁極３１ａ、３
２ａの通過による極値が検出されるようにしきい値Ｖｂ
が設定されているので、図９（ｂ）のように、コンパレ
ータ５２ｂからは磁極３１ａ、３２ａによる極値に応じ
たパルス波を有するパルス信号Ｓ1ｂが出力される。更
に、コンパレータ５２ｃには磁極３１ａの通過による極
値のみが検出されるようにしきい値Ｖｃが設定されてい
るので、図９（ｃ）のように、コンパレータ５２ｂから
は磁極３１ａによる極値のみに応じたパルス波を有する
パルス信号Ｓ1ｃが出力されることになる。

【００４９】そして、図６のように、これらの各パルス
信号Ｓ1ａ、Ｓ1ｂ及びＳ1ｃは、マイコン５３に入力さ
れて演算され、ロータ３の回転速度、回転角度及び回転
方向が検出される。例えば、マイコン５３により、コン
パレータ５２ａのパルス信号Ｓ1ａに基づき単位時間当
りのパルス入力数が計測され、そのパルス入力数により
回転軸２の回転速度が算出される。また、コンパレータ
５２ａ、５３ｃのパルス信号Ｓ1ａ、Ｓ1ｃが比較され、
コンパレータ５２ｃのパルス信号Ｓ1ｃにおけるパルス
入力時を基準としてコンパレータ５２ａのパルス信号Ｓ
1ａにおけるパルス入力数が計測されて、回転軸２の回
転角度が算出される。

【００５０】更に、コンパレータ５２ｂ、５２ｃのパル
ス信号Ｓ1ｂ、Ｓ1ｃが比較され、コンパレータ５２ｃの
パルス信号Ｓ1ｃにおけるパルス入力のタイミングによ
り、回転軸２の回転方向が検出される。例えば、パルス
信号Ｓ1ｂの一つ目のパルス入力時にパルス信号Ｓ1ｃで
パルス入力されるときには（図９（ｂ）、（ｃ）に示す
ようなときには）、回転軸２が右回りに回転していると
判断される。また、パルス信号Ｓ1ｂの一つ目のパルス
入力時にパルス信号Ｓ1ｃでパルス入力されず、パルス
信号Ｓ1ｂの二つ目のパルス入力時にパルス信号Ｓ1ｃで
パルス入力されるときには、回転軸２が左回りに回転し
ていると判断される。

【００５１】このように、演算回路５により、磁気抵抗
素子４の検出信号に基づいて、ロータ３の回転角度、回
転速度及び回転方向、即ち被検出体である回転軸２の回
転角度、回転速度及び回転方向が検出される。なお、回
転軸２が右回りに回転した場合について説明したが、左
回りに回転したときも同様にして、その回転軸２の回転
角度、回転速度及び回転方向が検出可能である。

【００５２】以上のように、本実施形態に係る回転状態
検出装置１によれば、磁気抵抗素子４から出力される三
種類の極値を有する検出信号に基づいて、それらの三種
類の極値の現れる順序を検出することにより、被検出体
である回転軸２の回転方向を容易に判別することができ
る。

【００５３】また、磁気検出手段として磁気抵抗素子４
を用いることにより、その磁気抵抗素子４から回転軸２
の回転速度に依存することなく検出信号が確実に得られ
る。このため、回転軸２が低速又は高速で回転する場合
などでも、回転軸２の回転方向が確実に検出できる。

【００５４】更に、磁気検出手段として強磁性体と非磁
性体を交互に積層させた人工格子膜４３を有する磁気抵
抗素子４を用いることにより、微弱な磁界変化を検出す
ることが可能となる。このため、磁気抵抗素子４をロー
タ３に極度に接近させて配置する必要がない。従って、
磁気抵抗素子４及びロータ３を構成する部品について精
密な寸法精度が要求されず、磁気抵抗素子４及びロータ
３の部品コストの低減が図れる。また、それら磁気抵抗
素子４及びロータ３の配設作業が容易となり、製造性に
優れたものとなる。

【００５５】（第二実施形態）次に、第二実施形態に係
る回転状態検出装置について説明する。

【００５６】第一実施形態に係る回転状態検出装置１に
あっては、磁気抵抗素子４から出力される三種類の極値
を有する検出信号に基づき、それらの極値の現れる順序
を検出して被検出体の回転方向を判別するものであった
が、その磁気抵抗素子４から出力される検出信号が四種
類以上の極値を有するものであってもよい。すなわち、
本実施形態に係る回転状態検出装置１ａは、ロータ３が
磁力の異なる四つ以上の磁極を有しているものである。
例えば、前述の回転状態検出装置１において、ロータ３
が四つ以上の異なる磁力を有する磁極を有するものとし
て回転状態検出装置１ａを構成すれば、磁気抵抗素子４
の検出信号にその異なる磁力の磁極の種類数に対応した
極値が現れることになる。この場合であっても、第一実
施形態の回転状態検出装置１と同様な作用効果を得るこ
とができる。

【００５７】（第三実施形態）次に、第三実施形態に係
る回転状態検出装置について説明する。

【００５８】第一実施形態及び第二実施形態に係る回転
状態検出装置１、１ａにあっては、磁気抵抗素子４から
出力される検出信号が少なくとも三種類の極値を有する
ものであったが、その検出信号における二種類の極値か
ら被検出体の回転方向を判別するものであってもよい。
すなわち、本実施形態に係る回転状態検出装置１ｂは、
磁界発生手段が被検出体の回転に伴う磁界の変化により
磁気検出手段に少なくとも二種類の極値を有する検出信
号を出力させ、かつ、それらの極値の検出されるタイミ
ングに基づき被検出体の回転方向を判別するものであ
る。

【００５９】図１０に本実施形態に係る回転状態検出装
置１ｂの構成概略図を示す。図１０において、回転状態
検出装置１ｂは、磁気発生手段である磁石６及びロータ
７と、磁気検出手段である磁気抵抗素子４ｂと、演算手
段及び判別手段である演算回路５ｂとにより構成されて
いる。ロータ７は、被検出体である回転軸２に取り付け
られ、回転軸２と共に回転する構造となっており、その
回転により磁石６が形成する磁界を変化させる機能を有
している。このロータ７は、鉄などの磁路となり得る物
質よりなる円筒体であって、その周面に上下二段に複数
の孔７１、７２を開口している。孔７１、７２は、ロー
タ７の回転に対応して磁石６の磁界の方向を変える部位
であって、ロータ７の周方向に沿って連続して一定間隔
で開口されている。なお、ロータ７において、磁界の方
向を変える部位としては、ロータ７の周面を貫通する孔
７１、７２に限られず、ロータ７の外表面又は内表面に
設けた凸部又は凹部であってもよい。

【００６０】また、図１０に示すように、孔７１と孔７
２は、ロータ７の周方向に対して互いに上下で一致しな
い位置、即ちズレた位置に開口されている。ここで、孔
７１、７１までの一周期分の距離をＴとすると、例え
ば、孔７２は、孔７１から左回りに１／３Ｔの距離を隔
てて開口される。このように、孔７１、７２を互いの中
間位置に設けないことにより、ロータ７の回転方向、即
ち回転軸２の回転方向の違いにより、異なる磁界の変化
を生じさせることが可能となる。

【００６１】図１０において、ロータ７の外周面に隔て
て磁石６が配設されている。この磁石６は、磁界を発生
させるためのものであり、ロータ７の外周面側に磁力線
が向くように配置されている。なお、図１０では、ロー
タ７のＮ極がロータ７に対面しているが、そのＳ極がロ
ータ７に対面するようにロータ７が配置されていてもよ
い。また、磁界を発生させる手段としては、永久磁石で
ある磁石６に限られず、電磁石などその他のものを用い
てもよい。

【００６２】図１０において、ロータ７と磁石６の間に
は、磁気抵抗素子４ｂが配設されている。磁気抵抗素子
４ｂは、ロータ７の回転による磁界の変化に対応して検
出信号を出力する磁気検出手段であり、磁石６により形
成される磁界内に配されている。この磁気抵抗素子４ｂ
は、基本構造としては、前述した磁気抵抗素子４と同様
なものであるが、磁気検知部４４が低抵抗部４４ａと高
抵抗部４４ｂを備える点で磁気抵抗素子４と異なってい
る。すなわち、図１０に示すように、磁気検知部４４
は、異なる抵抗値を示す低抵抗部４４ａ及び高抵抗部４
４ｂを備えており、磁気抵抗素子４ｂに加わる磁界が変
化したときにその磁界変化の位置も検出可能な構造とな
っている。低抵抗部４４ａは、直線状の人工格子膜４３
より形成され、一方、高抵抗部４４ｂは、低抵抗部４４
ａと連続して形成され人工格子膜４３を複数回折返して
高抵抗値となっている。なお、この高抵抗部４４ｂは、
低抵抗部４４ａに対し高い抵抗値であれば、人工格子膜
４３のパターン幅を変えるなどして形成してもよい。

【００６３】図１０のように、磁気検知部４４がロータ
７の外周近傍に位置するように磁気抵抗素子４ｂが配置
されている。そして、磁気検知部４４の低抵抗部４４ａ
がロータ７の上段の孔７１の前に配され、高抵抗部４４
ｂが下段の孔７２の前に配されている。このため、ロー
タ７の回転により孔７１が低抵抗部４４ａの前を通過す
るごとに磁気抵抗素子４ｂから出力される検出信号に小
さな極値が現れ、また、孔７２が高抵抗部４４ｂの前を
通過するごとに検出信号に大きな極値が現れることにな
る。つまり、ロータ７の回転により大小の二種類の極値
を有する検出信号が出力され、かつ、ロータ７の回転方
向により孔７１、７２の通過タイミングが異なるので回
転軸２の回転方向の相違に基づき異なるタイミングでそ
れらの極値が検出される。従って、このような磁気検知
部４４によれば、同一の磁気抵抗素子４ｂにより孔７
１、７２ごとの通過時をそれぞれ検知して、ロータ７の
回転速度及び回転方向を検出することが可能となる。な
お、図１０におけるロータ７に対する磁気抵抗素子４ｂ
の配置状態において、低抵抗部４４ａと高抵抗部４４ｂ
が上下逆の位置に配される場合もある。

【００６４】なお、磁気検出手段としては、検出感度の
高い人工格子膜を有する磁気抵抗素子４ｂを用いること
が望ましいが、強磁性体を用いたＭＲ素子、半導体を用
いたＭＲ素子、スピンバルブを用いたＧＭＲ素子などを
用いる場合もある。

【００６５】図１１に演算回路５ｂの構成概略図を示
す。図１１において、演算回路５ｂは、磁気抵抗素子４
ｂから出力される検出信号に基づいて回転軸２の回転状
態を演算する機能を有する演算手段であって、その回転
状態を判別する判別手段であり、例えば、定電流源５
１、極値検出部５４及びマイコン５５により構成され
る。定電流源５１は、磁気抵抗素子４ｂの一方の端子に
接続されており、その磁気抵抗素子４ｂに一定電流を供
給している。また、磁気抵抗素子４ｂの他方の端子は、
演算回路５ｂ内で接地されている。極値検出部５４は、
磁気抵抗素子４ｂの検出信号における極値の数に対応し
て二つのコンパレータ５４ａ、５４ｂを備えている。こ
れらコンパレータ５４ａ、５４ｂは、反転端子（−）に
それぞれ異なるしきい値が設定されている。また、コン
パレータ５４ａ、５４ｂの非反転端子（＋）には磁気抵
抗素子４ｂの他方の端子が接続され、磁気抵抗素子４ｂ
の検出信号が入力されるようになっている。また、コン
パレータ５４ａのしきい値Ｖａは、検出信号Ｓ2におけ
る全ての極値を検出できるように設定されている。ま
た、コンパレータ５４ｂのしきい値Ｖｂは、ロータ７の
孔７２が磁気抵抗素子４ｂ前を通過したときの磁界変化
における極値のみを検出できるように設定されている。
これらのしきい値Ｖａ、Ｖｂは、検出信号Ｓ2の各極値
の波高値を考慮して適宜設定すればよい。

【００６６】このような演算回路５ｂに磁気抵抗素子４
ｂの検出信号が入力されると、コンパレータ５４ａから
検出信号の全ての極値に対応したパルス信号が出力され
る。また、コンパレータ５４ｂからロータ７の孔７２の
通過に伴う極値のみに対応したパルス信号が出力され
る。そして、これらの各パルス信号は、マイコン５５に
入力されることになる。

【００６７】図６において、マイコン５５は、極値検出
部５４の各コンパレータ５４からの出力信号に基づいて
回転軸２の回転方向、回転速度などの回転状態を演算し
判別するものである。例えば、マイコン５５は、コンパ
レータ５４ａの出力信号に基づき単位時間当りのパルス
入力数が計測され、そのパルス入力数により回転軸２の
回転速度の演算を行う。また、コンパレータ５４ａ、５
４ｂの出力信号を比較し、コンパレータ５４ｂの出力信
号におけるパルス入力のタイミングを検出して、回転軸
２の回転方向の演算を行う。

【００６８】このように、演算回路５ｂによれば、磁気
抵抗素子４ｂの検出信号に基づいて、回転軸２の回転方
向及び回転速度を演算することが可能となる。なお、回
転状態検出装置１ｂにおける演算手段は、このような演
算回路５ｂに限られるものではなく、磁気抵抗素子４ｂ
の検出信号に基づき回転軸２の回転方向が演算できるも
のであれば、その他のものを用いてもよい。

【００６９】次に、回転状態検出装置１ｂの使用方法及
びその動作について説明する。

【００７０】図１０に示すように、演算回路５ｂにより
磁気抵抗素子４ｂに定電流が供給されている状態におい
て、回転軸２が右回り（図１０の矢印方向）に回転する
と、それに伴ってロータ７も右回りに回転し始める。こ
のため、ロータ７の孔７１、７２が順次磁気抵抗素子４
ｂの前を通過することになる。

【００７１】このとき、図１２（ａ）のようにロータ７
の孔７２と孔７１との間の部分が磁気抵抗素子４ｂの前
に位置するときは、図１２（ｂ）のように磁気抵抗素子
４ｂが磁石６の磁界を大きく受けることになる。このた
め、磁気抵抗素子４ｂの磁気検知部４４が抵抗値が低く
なり、図１６（ａ）のｔ12に示すように検出信号Ｓ2の
電圧値は低いものとなる。

【００７２】そして、ロータ７が更に回転すると、図１
３（ａ）に示すように、磁気抵抗素子４ｂの前に孔７１
が位置することになる。このとき、図１３（ｂ）のよう
に、磁気検知部４４の低抵抗部４４ａは磁石６の磁界の
影響をあまり受けないため、磁気検知部４４の抵抗値が
やや高いものとなる。従って、図１６（ａ）のｔ13に示
すように検出信号Ｓ2の電圧値が上昇し、コンパレータ
５４ａのしきい値Ｖａを上回るほどの極値となる。

【００７３】そして、ロータ７が更に回転すると、図１
４（ａ）に示すように、磁気抵抗素子４ｂの前に孔７１
と孔７２の間の部分が位置することになる。このとき、
図１４（ｂ）のように、磁気検知部４４の低抵抗部４４
ａ及び高抵抗部４４ｂの双方とも磁石６の磁界の影響を
受けるため、磁気検知部４４の抵抗値は低いものとな
る。従って、図１６（ａ）のｔ14に示すように検出信号
Ｓ2の電圧値が下降する。

【００７４】そして、ロータ７が更に回転すると、図１
５（ａ）に示すように、磁気抵抗素子４ｂの前に孔７２
が位置することになる。このとき、図１５（ｂ）のよう
に、磁気検知部４４の高抵抗部４４ｂが磁石６の磁界の
影響をあまり受けないため、磁気検知部４４の抵抗値は
非常に高いものとなる。従って、図１６（ａ）のｔ15に
示すように検出信号Ｓ2の電圧値が上昇し、コンパレー
タ５４ａのしきい値Ｖａ及びコンパレータ５４ｂのしき
い値Ｖｂを上回るほどの極値となる。

【００７５】更にロータ７が回転し続けると、磁気抵抗
素子４ｂの前に孔７１、７２が交互に位置することにな
る。このため、その孔７１、７２が磁気検知部４４の前
を通過するごとに、磁気抵抗素子４ｂの検出信号Ｓ2に
異なる波高値を有する極値が交互に現れる。そして、磁
気抵抗素子４ｂの前を孔７１が通過して孔７２が通過す
るまでの時間に対し、磁気抵抗素子４ｂの前を孔７２が
通過して孔７１が通過するまでの時間は、長いものとな
る。従って、図１６（ａ）に示すように、磁気抵抗素子
４ｂの検出信号Ｓ2には、異なる波高値を有する極値が
異なる時間間隔をおいて現れることになる。

【００７６】この検出信号Ｓ2は、図１１に示すように
演算回路５ｂに入力される。そして、検出信号Ｓ2は、
極値検出部５４の各コンパレータ５４ａ、５４ｂにそれ
ぞれ入力される。コンパレータ５４ａには孔７１、７２
の通過による全て極値が検出できるようにしきい値Ｖａ
が設定されているので、図１６（ｂ）に示すようにコン
パレータ５４ａからは全ての極値に応じたパルス波を有
するパルス信号Ｓ2ａが出力される。また、コンパレー
タ５４ｂには孔７２の通過による極値のみが検出される
ようにしきい値Ｖｂが設定されているので、図１６
（ｃ）に示すようにコンパレータ５４ｂからは孔７２に
よる極値のみに応じたパルス波を有するパルス信号Ｓ2
ｂが出力される。

【００７７】そして、これらの各パルス信号Ｓ2ａ、Ｓ2
ｂは、図１１のようにマイコン５５に入力されて演算さ
れ、ロータ７の回転速度及び回転方向が検出される。例
えば、マイコン５５により、コンパレータ５４ａのパル
ス信号Ｓ2ａに基づき単位時間当りのパルス入力数が計
測され、そのパルス入力数により回転軸２の回転速度が
算出される。また、コンパレータ５４ａ、５４ｂのパル
ス信号Ｓ2ａ、Ｓ2ｂが比較され、コンパレータ５４ｂの
パルス信号Ｓ2ｂにおけるパルス入力のタイミングによ
り、回転軸２の回転方向が検出される。

【００７８】このように、演算回路５ｂにより、磁気抵
抗素子４ｂの検出信号に基づいて、ロータ７の回転速度
及び回転方向、即ち被検出体である回転軸２の回転速度
及び回転方向が検出される。なお、回転軸２が右回りに
回転した場合について説明したが、左回りに回転したと
きも同様にして、その回転軸２の回転角度、回転速度及
び回転方向が検出可能である。

【００７９】以上のように、本実施形態に係る回転状態
検出装置１ｂによれば、磁気抵抗素子４ｂから出力され
る二種類の極値を有する検出信号に基づいて、それらの
二種類の極値の現れる時間を検出することにより、被検
出体である回転軸２の回転速度と共に、その回転方向を
容易に判別することができる。

【００８０】また、磁気検出手段として磁気抵抗素子４
ｂを用いることにより、その磁気抵抗素子４ｂから回転
軸２の回転速度に依存することなく検出信号が確実に得
られる。このため、回転軸２が低速又は高速で回転する
場合などでも、回転軸２の回転方向が確実に検出でき
る。

【００８１】更に、磁気検出手段として強磁性体と非磁
性体を交互に積層させた人工格子を有する磁気抵抗素子
４ｂを用いることにより、微弱な磁界変化を検出するこ
とが可能となる。このため、磁気抵抗素子４ｂをロータ
７に極度に接近させて配置する必要がない。従って、磁
気抵抗素子４ｂ及びロータ７を構成する部品について精
密な寸法精度が要求されず、磁気抵抗素子４ｂ及びロー
タ７の部品コストの低減が図れる。また、それら磁気抵
抗素子４ｂ及びロータ７の配設作業が容易となり、製造
性に優れたものとなる。

【００８２】（第四実施形態）次に、第四実施形態に係
る回転状態検出装置について説明する。

【００８３】本実施形態に係る回転状態検出装置１ｃ
は、第三実施形態に係る回転状態検出装置１ｂが被検出
体の回転速度及び回転方向を検出するものであったのに
対し、更に被検出体の回転角度を検出可能としたもので
ある。

【００８４】図１７に本実施形態に係る回転状態検出装
置１ｃの構成概略図を示す。図１７において、回転状態
検出装置１ｃは、第三実施形態の回転状態検出装置１ｂ
に対し、ロータ７をロータ７ｃに代えたものであり、そ
の他の磁石６、磁気抵抗素子４ｂ、演算回路５ｂについ
ては同様のものにより構成されている。ロータ７ｃは、
周面に開口される孔７２の配列領域において不連続部７
３を有するものである。このような回転状態検出装置１
ｃによれば、回転軸２が回転すると、それに伴ってロー
タ７ｃも回転し始め、ロータ７ｃの孔７１、７２が順次
磁気抵抗素子４ｂの前を通過することになる。この孔７
１、７２の通過に伴い磁気抵抗素子４ｂの磁気検知部４
４の抵抗値が高くなるため、検出信号に極値が現れる。
そして、磁気抵抗素子４ｂの前に開口されていない不連
続部７３が通過するときには、極値が現れないことにな
る。このため、この極値が現れない部分を基準すること
により、ロータ７の回転角度、即ち被検出体である回転
軸２の回転角度を検出することが可能となる。なお、ロ
ータ７ｃにおける不連続部７３は、孔７１の配列領域に
設けられていてもよい。

【００８５】このように、本実施形態に係る回転状態検
出装置１ｃによれば、第三実施形態に係る回転状態検出
装置１ｂにおける作用効果に加え、被検出体である回転
軸２の回転角度の検出が行える。

【００８６】（第五実施形態）次に、第五実施形態に係
る回転状態検出装置について説明する。

【００８７】本実施形態に係る回転状態検出装置１ｄ
は、第四実施形態に係る回転状態検出装置１ｃと同様
に、被検出体の回転速度及び回転方向を検出するととも
に、被検出体の回転角度も検出可能としたものである。

【００８８】図１８に本実施形態に係る回転状態検出装
置１ｄの構成概略図を示す。図１８において、回転状態
検出装置１ｄは、第四実施形態の回転状態検出装置１ｃ
に対し、ロータ７ｃをロータ７ｄに代えたものであり、
その他の磁石６、磁気抵抗素子４ｂ、演算回路５ｂにつ
いては同様のものが用いられる。ロータ７ｄは、周面に
開口される孔７２の配列領域において、他の孔７２の開
口周期と異なる位置に開口している基準孔７４を有する
ものである。例えば、図１８に示すように、ロータ７ｄ
は周方向へ一定の周期Ｔで開設される複数の孔７１、７
２を有しており、その孔７２は孔７１の周方向へ１／３
Ｔの距離隔てた位置に開設されている。そして、その孔
７２の配列領域内に孔７１の周方向へ１／２Ｔの距離隔
てた位置、即ち孔７１、７１の中間位置に開口している
基準孔７４が設けられている。

【００８９】このような回転状態検出装置１ｄによれ
ば、回転軸２が回転すると、それに伴ってロータ７ｄも
回転し始め、ロータ７ｄの孔７１、７２及び基準孔７４
が順次磁気抵抗素子４ｂの前を通過することになる。そ
して、この孔７１、７２及び基準孔７４の通過に伴い磁
気抵抗素子４ｂの磁気検知部４４の抵抗値が高くなるた
め、検出信号に極値が現れる。そして、磁気抵抗素子４
ｂの前に基準孔７４が通過するときには、他の孔７２が
通過する場合に比べ異なるタイミングで極値が現れるこ
とになり、検出信号の位相がずれることになる。このた
め、この基準孔７４の通過に伴う極値を基準することに
より、ロータ７ｄの回転角度、即ち被検出体である回転
軸２の回転角度を検出することが可能となる。なお、ロ
ータ７ｄにおける基準孔７４は、孔７１の配列領域に設
けられていてもよい。

【００９０】また、回転状態検出装置１ｄにおいて、ロ
ータ７ｄの孔７２が孔７１の周方向へ１／２Ｔの距離隔
てた位置、即ち孔７１、７１の中間位置に開設されてお
り、そして、その孔７２の配列領域内に孔７１の周方向
へ１／３Ｔの距離隔てて基準孔７４が開設されていても
よい。この場合であっても、前述の回転状態検出装置１
ｄと同様な作用効果が得られる。

【００９１】更に、回転状態検出装置１ｄにおいて、ロ
ータ７ｄに開設される基準孔７４に隣り合う位置に孔７
１又は孔７２の開口を行わないものとする場合もある。
この場合、磁気抵抗素子４ｂの検出信号において、基準
孔７４の通過に伴い位相のずれた極値が現れると共に、
それと連続して極値が現れないことになる。このため、
その極値の現れないことを検出することにより、位相の
ずれた極値の検出が確実となる。従って、被検出体の回
転基準位置が確実に検出できる。

【００９２】このように、本実施形態に係る回転状態検
出装置１ｄによれば、第三実施形態に係る回転状態検出
装置１ｂにおける作用効果に加え、被検出体である回転
軸２の回転角度の検出が行える。

【００９３】（第六実施形態）次に、第六実施形態に係
る回転状態検出装置について説明する。

【００９４】本実施形態に係る回転状態検出装置１ｅ
は、被検出体の回転速度を検出し、その検出精度を高め
るためのものである。

【００９５】図１９に本実施形態に係る回転状態検出装
置１ｅの構成概略図を示す。図１９において、回転状態
検出装置１ｅは、磁気発生手段である磁石６及びロータ
７ｅと、磁気検出手段である磁気抵抗素子４と、演算手
段である演算回路５とにより構成されている。ロータ７
ｅは、上下二段にそれぞれ配列された複数の孔７１、７
２が開設されており、孔７１は周方向に対し孔７２、７
２の中間位置に開口し、孔７２は周方向に対し孔７１、
７１の中間位置に開口している。なお、この場合、演算
回路５としては、極値検出部５２にコンパレータ５２ａ
（検出信号の全ての極値に対応してパルスを出力するも
の）のみが設けられるものであればよい。

【００９６】このような回転状態検出装置１ｅによれ
ば、回転軸２が回転すると、それに伴ってロータ７も回
転し始め、ロータ７ｅの孔７１、７２が順次磁気抵抗素
子４の前を通過することになる。そして、この孔７１、
７２の通過に伴い磁気抵抗素子４の磁気検知部４４の抵
抗値が高くなるため、検出信号に極値が現れる。この検
出信号における極値は、孔７１及び孔７２の通過時に異
なることなく検出される。このため、この極値を演算回
路５のコンパレータ５２ａで検出すれば、被検出体であ
る回転軸２の回転に対して多数のパルスが得られ、回転
軸２の回転速度を精密に検出することができる。

【００９７】このように、本実施形態に係る回転状態検
出装置１ｅによれば、被検出体である回転軸２の回転速
度の検出が精密に行える。このため、被検出体が低速回
転するものである場合など非常に有効である。

【００９８】（第七実施形態）次に、第七実施形態に係
る回転状態検出装置について説明する。

【００９９】本実施形態に係る回転状態検出装置１ｆ
は、被検出体の回転速度を精密に検出可能であって、回
転角度も検出可能としたものである。

【０１００】図２０に本実施形態に係る回転状態検出装
置１ｆの構成概略図を示す。図２０において、回転状態
検出装置１ｆは、第六実施形態の回転状態検出装置１ｅ
に対し、ロータ７ｅをロータ７ｆに代えたものであり、
その他の磁気抵抗素子４、磁石６及び演算回路５につい
ては同様なものが用いられる。ロータ７ｆは、上下二段
にそれぞれ配列された複数の孔７１、７２が開設されて
おり、孔７１は周方向に対し孔７２、７２の中間位置に
開口し、孔７２は周方向に対し孔７１、７１の中間位置
に開口している。そして、孔７１、７１の間の一箇所に
基準孔７５が開設されている。

【０１０１】このような回転状態検出装置１ｆによれ
ば、回転軸２が回転すると、それに伴ってロータ７も回
転し始め、ロータ７ｅの孔７１、７２及び基準孔７５が
順次磁気抵抗素子４の前を通過することになる。そし
て、この孔７１、７２及び基準孔７５の通過に伴い磁気
抵抗素子４の磁気検知部４４の抵抗値が高くなるため、
検出信号に極値が現れる。そして、基準孔７５の通過時
には、同時に孔７２の通過を伴うため、磁気抵抗素子４
の磁気検知部４４の抵抗値が非常に高くなる。このた
め、磁気抵抗素子４ｂの検出信号に波高値の高い極値が
現れ、他の孔７１、７２の通過に伴う極値に対し識別可
能となる。この基準孔７５の通過に伴う極値を基準とす
ることにより、被検出体である回転軸２の回転角度が検
出可能となる。

【０１０２】このように、本実施形態に係る回転状態検
出装置１ｆによれば、被検出体である回転軸２の回転速
度及び回転角度の検出が精密に行える。このため、被検
出体が低速回転するものである場合など非常に有効であ
る。

【０１０３】（第八実施形態）第三実施形態〜第七実施
形態に係る回転状態検出装置にあっては、ロータが外周
面に上下二段として孔７１、７２が開設されたものであ
ったが、そのようなものに限られるものでなく、ロータ
が上下方向に三段以上にわたり孔が開設されるものであ
ってもよい。この場合、磁気抵抗素子４などの磁気検出
手段から被検出体の回転に対応して多数のパルスが得ら
れることになる。従って、被検出体の回転速度、回転角
度を精密に（高分解能をもって）検出することができ
る。

【０１０４】（第九実施形態）第三実施形態〜第八実施
形態に係る回転状態検出装置にあっては、ロータの孔７
１、７２又は基準孔７４、７５の開口位置に対応させて
磁気検出手段の検出信号に極値を形成するものであった
が、そのようなものに限られず、ロータにおける非開口
部分（孔７１等以外の部分）に対応させて磁気検出手段
の検出信号に極値を形成するものであってもよい。例え
ば、第三実施形態〜第八実施形態に係る回転状態検出装
置において、図２１（ａ）、（ｂ）に示すように、ロー
タ７、７ａ〜７ｆの孔７１、７２又は基準孔７４、７５
（以下、本実施形態の欄において、単に「孔７６」とい
う。）を周方向に長く開口させた場合であっても、それ
らの孔７６、７６間の非開口部分７７に対応して磁気検
出手段である磁気抵抗素子４などから極値を有する検出
信号が出力される。この検出信号に基づいて、被検出体
の回転速度、回転方向又は回転角度の検出が可能であ
る。このため、前述の第三実施形態〜第八実施形態に係
る回転状態検出装置と同様な作用効果を得ることができ
る。

【０１０５】また、このような広い孔７６を有する回転
状態検出装置によれば、その回転状態検出装置の小型化
が図れるという効果もある。すなわち、ロータを小型な
ものとしようとすると、それに伴い孔７６の開口面積を
小さくせざるを得ず、その孔７６の開口面積を小さくす
るにも一定の制限がある。このような場合、本実施形態
の回転状態検出装置によれば、孔７６の開口面積が大き
くとれるため、ロータの小型化が容易に行え、回転状態
検出装置全体の小型化が図れることになる。

【０１０６】（第十実施形態）第一実施形態〜第九実施
形態に係る回転状態検出装置にあっては、磁気検出手段
として磁気抵抗素子を用いたものであったが、磁気変化
を検出可能なものであれば、ＭＩ素子（磁気インピーダ
ンス素子）、ホール素子などその他のものを用いる場合
もある。この場合であっても、前述の各実施形態と同様
に、被検出体の回転速度、回転方向又は回転角度の検出
が行える。

【０１０７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような効果を得ることができる。

【０１０８】磁気検出手段から出力される検出信号の極
値の検出順序に基づき、被検出体の回転方向を検出する
ことができる。

【０１０９】また、磁気検出手段から出力される検出信
号の極値の検出タイミングに基づき、被検出体の回転方
向を検出することができる。

【０１１０】また、磁気検出手段として磁気抵抗素子を
用いることにより、この磁気検出手段から出力される検
出信号が被検出体の回転速度に依存することなく被検出
体の回転に応じた出力値となる。このため、被検出体の
低速回転時においても、被検出体の回転方向が確実に検
出できる。

【０１１１】更に、磁気検出手段として強磁性体と非磁
性体を交互に積層させた人工格子を有する磁気抵抗素子
を用いることにより、磁界発生手段の磁界変化に応じて
磁気検出手段から出力される検出信号が大きく変動させ
ることができる。このため、磁気検出手段を磁界発生手
段に極度に接近させて配置する必要がないので、磁界発
生手段及び磁気検出手段を構成する部品について精密な
寸法精度が要求されない。従って、磁界発生手段及び磁
気検出手段の部品コストが低減でき、また、その製造が
容易なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】回転状態検出装置の構成概略図である。

【図２】ロータの説明図である。

【図３】磁気抵抗素子の構造説明図である。

【図４】磁気抵抗素子の磁界検出機能の説明図である。

【図５】磁気抵抗素子の特性説明図である。

【図６】演算回路の説明図である。

【図７】回転状態検出装置の動作説明図である。

【図８】磁気抵抗素子の検出信号の説明図である。

【図９】演算回路における信号の説明図である。

【図１０】第三実施形態に係る回転状態検出装置の構成
概要図である。

【図１１】第三実施形態に係る回転状態検出装置におけ
る演算回路の説明図である。

【図１２】第三実施形態に係る回転状態検出装置の動作
説明図である。

【図１３】第三実施形態に係る回転状態検出装置の動作
説明図である。

【図１４】第三実施形態に係る回転状態検出装置の動作
説明図である。

【図１５】第三実施形態に係る回転状態検出装置の動作
説明図である。

【図１６】第三実施形態に係る回転状態検出装置におけ
る検出信号の説明図である。

【図１７】第四実施形態に係る回転状態検出装置の構成
概要図である。

【図１８】第五実施形態に係る回転状態検出装置の構成
概要図である。

【図１９】第六実施形態に係る回転状態検出装置の構成
概要図である。

【図２０】第七実施形態に係る回転状態検出装置の構成
概要図である。

【図２１】第九実施形態に係る回転状態検出装置の説明
図である。

【符号の説明】

１…回転状態検出装置、２…回転軸、３…ロータ、４…
磁気抵抗素子、５…演算回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検出体の回転に応じて変化する磁界を
   発生させる磁界発生手段と、この磁界発生手段により生
   ずる前記磁界内に配置され前記磁界の変化に対応した検
   出信号を出力する磁気検出手段と、前記検出信号に基づ
   いて前記被検出体の回転状態を演算する演算手段とを備
   えた回転状態検出装置において、 前記磁界発生手段が前記被検出体の回転に伴う前記磁界
   の変化により前記磁気検出手段に少なくとも三種類の極
   値を有する前記検出信号を出力させ、かつ、それらの極
   値が前記被検出体の回転方向の相違に基づき異なる順序
   で検出され、 前記極値の出現順序の相違に基づき被検出体の回転方向
   を判別する判別手段を備えたこと、を特徴とする回転状
   態検出装置。
2. 【請求項２】 被検出体の回転に応じて変化する磁界を
   発生させる磁界発生手段と、この磁界発生手段により生
   ずる前記磁界内に配置され前記磁界の変化に対応した検
   出信号を出力する磁気検出手段と、前記検出信号に基づ
   いて前記被検出体の回転状態を演算する演算手段とを備
   えた回転状態検出装置において、 前記磁界発生手段が前記被検出体の回転に伴う前記磁界
   の変化により前記磁気検出手段に少なくとも二種類の極
   値を有する前記検出信号を出力させ、かつ、それらの極
   値が前記被検出体の回転方向の相違に基づき異なる時間
   間隔で検出され、 前記極値の出現の時間間隔に基づき被検出体の回転方向
   を判別する判別手段を備えたこと、を特徴とする回転状
   態検出装置。
3. 【請求項３】 前記磁気検出手段が磁気抵抗素子である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転状態検出
   装置。
4. 【請求項４】 前記磁気検出手段が強磁性体と非磁性体
   を交互に積層させた人工格子を有する磁気抵抗素子であ
   ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の回
   転状態検出装置。