JPS6183910A

JPS6183910A - 検出装置

Info

Publication number: JPS6183910A
Application number: JP20580784A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Onodera; 博美小野寺; Noriaki Wakabayashi; 若林　則章; Taiji Sugizaki; 杉崎　泰司
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1984-10-01
Filing date: 1984-10-01
Publication date: 1986-04-28
Also published as: JPH0546483B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、磁気的異方性効果を有する強磁性薄膜抵抗素
子（以下ＭＲ素子と呼、穐）を使用し、直線運動する物
体の移動距離および回転運動する物体の回転角度の検出
等に使用される検出装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点；′ＰＪ１図及び第２図は、上記出願に係るＭＲ素子に
ついて、その概略を説明する為の図面である。

２１５１図は１ＭＲ素子の外観を示す斜視図であり、第
２図は、ＭＲ素子の磁界−抵抗値特性を示す特性図であ
る。

第１図においてＭＲ素子１は１図中±Ｘ方向の磁界強度
の変化に応じて、抵抗値が変化し、他の方向の磁界強度
の変化に対しては、抵抗値がほとんど変化しない、いわ
ゆる磁気的異方性効果を有している。

第２図は、前記ＭＲ素子１の前記±Ｘ方向の磁界強度の
変化に対する抵抗値の変化を示す特性図で、図中ａ、Ｃ
，ｅは、磁界強度に対する抵抗値変化が、非直′Ｉｓな
領域であシ、図中す、ｄは比較的直線性の良い領域であ
る。

従来のＭＲ素子を使用した検出装置は、第２図で示すＭ
Ｒ素子の特性の内、抵抗値変化が非直線な領域Ｃを含ん
で使用していた為、その出力信号の歪が大きく、精度の
高い検出ができないという欠点を有していた。これに対
して本出願人は、特願昭６９−１２３０２号の先願にお
いて、上記従来の検出装置の欠点を除去する方法を提案
している０・（ｒ、　３図に１°、前記本出願人による先願特許の
一実施例におけるＭＲ素子を使用した検出装置の要部断
面図を示し、Ａは平面図、ＢはＡのＧ−Ｇ線断面図であ
る。

この検出装置は、可動部２１が固定部２０ｉＣ沿って直
線的に移動する際の両者の相対位置を検出するものであ
り、可動部２１は、表面にＭＲ素子１３、及び端子部１
４．１５を形成した基板１２と、バイアス磁界を供給す
る為の永久磁石１６とで構成され、一方、固定部２０は
、可動部２１と対向する而に一定のきざみ周期の磁極歯
が形成されている。さらに、可動部２１と固定部２ｏと
は、第３因の様に配置され、特に基板１２は、固定部２
ｏに対して角度σ０傾いており、永久磁石１６は、固定
部２０に対して平行に配置されている。

またＭＲ素子１３は第３図Ａに示す様に、端子部１４．
１６を通して定電流源１８、固定抵抗器１７、　　　゛
接地２２．出力端子１９に接続されているものとする。

以上の様に構成された本出願人による先願特許の検出装
置についてその動作を説明する。今、可動部２・１が固
定部２０に沿って±Ｘ′　方向に移動して、ＭＲ素子１
３が固定部２ｏ上に形成された磁極歯の凸部の中央にあ
る時を考える。第４図は、この時の要部拡大図である。

第４図において、永久磁石１６より発生した磁力線は、
磁極歯の凸部に対して垂直に流れる。この時、永久磁石
１６と磁極歯との間に配置されたＭＲ素子１３は、磁極
歯に対して角度ａ０傾いている為、磁力線はＭＲ素子に
対して垂直角よりσ０傾いて通過する事になる。その結
果ＭＲ素子１３には、その感磁方向（＋Ｘ方向）の磁界
成分（以後オフセット磁界と呼ぶ）が与えられる事にな
り、永久磁石の発生する磁界の強さをＩＨｏｌとすると
、オフセット磁界１Ｈｘｌ　は次式で表わされる。

ｌ　Ｈｚ　ｌ　＝　ｌ　Ｈｏ　ｌ　ｓｉｎ　ａ　０＝−
−−−・＝　・＝−（１）第５図は、ＭＲ素子の特性図
であり、第２図と同一の特性を示す。第５図において、
前記オフセット磁界ＩＨＸＩが　ＭＲ素子１３に与えら
れると、１Ｈｘｌの大きさに応じてＭＲ素子１３の抵抗
値が変化し、Ｒｏの抵抗値を示す。この時の特性グラフ
上のＡを動作点と呼ぶ。

次に可動部２１が第４図の状態から±Ｘ′方向へ固定部
２０に沿って移動した場合を考えると、永久磁石１６か
ら固定部２０に向かう磁力線は、固定部２０に形成され
た磁極歯の凹凸な形状に影響を受け、周期的にその方向
が曲げられる。磁力線は、方向が曲げられた事により１
ＭＲ素子１−３に対して、その感磁方向（±Ｘ方向）の
成分を発生するようになる。この磁極歯とＭＲ素子１３
の相対位置に応じて変化する磁力線のＭＲ素子１３が馬
えられることになる。第５図において、今、信シ」磁界
の振れ幅を士ｄ／２とすると、オフセット磁界ＩＨｚ＋
により決まる動作点Ａを中心に、ＭＲ素子の！１テ性の
内、比較的直線性の良い領域ｄだけでＩ；ｒシ；＋ａ界
を扱えるようになる。この時、信号磁界に対してＭＲ素
子の抵抗値は比例的に変化し、定電流源１８より供給さ
れる電流により、ＭＲ素子の両端にはＭＲ素子の抵抗値
変化に比例する電圧変化が得られ、その結果、出力端子
１もより歪の少ない出力信号を得ることができる。

しかしながら、上記の様な構成においては、出力信号が
温度ドリフトするという問題点を含んでいた。これは、
ＭＲ素子の抵抗値が温度係数を有している為である。

また、第５図において、オフセット磁界ＩＨｘ１はＭＲ
素子の特性の内、比較的直線性の良い領域ｄの中心に設
定されているが、オフセット磁界ＩＨＸＩの大きさは、
前記（１）式に示すように、傾き角度σ０が変化すると
変わるものである。オフセラ）　Ｓ％界ＩＨｘｌの大き
さが変わると、第５図中の動作点Ａがずれて、非直線な
領域Ｃまたはｅを含んで信号磁界が振れるようになり、
出力信号に歪を発生する。その為、傾き角度σ０を精度
良く実現するのに調整工程を心安としていた。

発明の目的本発明は、上記問題点を除去するものであり、具体的に
は、温度ドリフトが少なく、安定して歪の少ない出力信
号の得られるＭＲ素子を使用した検出装置を提供するこ
とを目的とするものである。

発明のｈ′り成不完１す１の検出装置は、一定の間隙を維持しながら相
えｌ運動を行う第１の手段と第２の手段とを含んで（１
′・′）成され、前記第１の手段は、磁性材よりなる一
定ピッチの磁極歯を複数含み、前記第２の手段には、磁
気的異方性効果を有する複数の強磁性ト；す膜抵抗素子
と、これに磁界を与える永久磁石と全音み、前記複数の
強磁性薄膜抵抗素子は、前記＋ａ磁極歯前記永久磁石と
の間の磁界中に配置されると共に、前記磁極歯に対して
一′定の傾斜角度をもって配置され、さらに、前記複数
の強磁性薄膜抵抗素子は、前記磁極歯のピッチをＰとし
て（ｎ一ト丁）・Ｐ（ｎ：整数）の間隔を隔てて配置さ
れた一村の強磁性薄膜抵抗素子を含んでおり、その−肘
の強磁性薄膜抵抗素子の一端は相互に電気的に灰続され
、それぞれの他端は、定電圧Ｅ１．定電川Ｅ２に電気的
に接続されるよう構成したものであり、これにより環境
の温度変化等に影響されることなく、家宝して高品位な
変位検出の可能な検出装置を実現できる。

実施例の説明以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第５図は本発明の検出装置−使用されるＭＲ素子の外観
を示し、第５図Ａは平面図であり、第５図Ｂは正面図で
ある。

第５図においてＭＲ素子３，４および外部接続用端子６
，６．了は基板２の表面に形成されており、ＭＲ素子３
１，４は±Ｘ方向の磁界強度の変化に応じて抵抗値が変
化し、他の方向の磁界強度の変化に対しては抵抗値がほ
とんど変化しない、いわゆる磁気的異方性効果を有して
いる。また、ＭＲ素子３及び４は、被検出物（ここでは
磁極ｍ）の凹凸のピッチをＰとすると、Ｐ／２の距離を
おいて平行に配置されている。

第７図は本発明の検出装置の一実施しリを示し、第７図
Ａは平面図、Ｂはへ〇Ｆ−Ｆ線断固図である１、なＩ：
ｒ　、　第５図で示したＭＲ素子を使用する。

この検出装置は、可動部３３が固定部９に沿って直線的
に移動する際の、両者の相対位置を検出するものであり
、可動部３３は、ｆｆ、’ｅ図で説明しｉｊ　Ｍ　Ｒ素
子３，４および外部接続用端子５，６゜７を形成した基
板２と、ＭＲ素子３，４にバイアス磁Ｗ　全、　（Ｊに
給する為の永久磁石８とで構成され、−ツノ固定部９は
、可動部３３と対向する面に、凹凸のビノナがＰの磁極
歯が形成されている。さらにｎＪ動部３３と固定部９と
は、第一７図に示す様に配置１／１“さ／Ｌ、特に基板
２は固定部９に対して角度σ０順い−Ｃｂ・す、永久磁
石８は固定部９に対して平行に配Ｊｒ′＋：さｉｔてい
る。また、前記ＭＲ素子３，４は第７図Ａに示すように
外部接続用端子６，６．７＜’ｊ　；＋（ｔ　Ｌ−Ｃ定
電圧源１０，１１．出力端子２２にいわゆる・・−〕・
ブリフジの形で接続されているものとし、定’ｌｊｉ、
圧源１ｏと定電圧ｒＡ１１は、この実施例の場合、各々
＋Ｅボルト、−Ｅボルトとする。

なお、図面が乱雑になるので、可動部３３を固定部９ン
こ市−２て多動ｕＴ能に保持する為の走行保持系は省略
する。

以上のように構成された本実施例の検出装置について以
下その動作を説明する。第５図及び第７図において、Ｍ
Ｒ素子３とＭＲ素子４は、磁極歯に対して角度σ０傾け
ることにより、各々、先願の特願昭５９−１２３０２号
の一実施例と同様に、互いにほぼ等しいオフセット磁界
１Ｈｘｌが与えられ、かつ、前記第５図で説明した磁界
−抵抗値特性と同一の特性を有し、動作点Ａを中心に外
部磁界に応じて抵抗値が変化する。しかしながら第７図
Ａで示すように、ＭＲ素子３とＭＲ素子４とでは、固定
部の磁極歯のピッチＰに対して、Ｐ／２位相をずらせて
配置されているので、各々の素子には、１８００位相の
ずれた信号磁界が与えられることになる。

第８図は、第７図Ａの実施例の電気的な接続関係を明確
にする為の回路図であり、第７図Ａと対応する各構成要
素には、第７図Ａと同一の番号を付し、説明を省略する
。

第８図において、出力端子２２に生じる出力信”ｒ　Ｅ
ｓ　＆：Ｉ５．ＭＲ素子３の抵抗値をＱ、ＭＲ素子４の
１１（接値をＲとすると、次式で表現される。

Ｅｓ＝Ｅ・（Ｑ−Ｒ）／（Ｒ＋Ｑ　）・・・・・・・・
・・（２）前記Ｑ及びＲは各々、オフセノ＋−ｆｆｌ界
ＩＨＸＩの大きさにより決まる動作点の抵抗値Ｑ１及び
Ｒ１と、信号磁界に応じて変化する抵抗値の変化分Ｑ（
Ｈｓ）及びＲ（Ｈｓ）に分解される。今、ＭＲ素子３と
ＭＲ素子４の各々には、等しいオフセット磁界ｌ　Ｈｚ
　ｌが与えられているので、ＱｌとＲ１は等しい。−・
Ｅだ１ＭＲ素子３とＭＲ素子４には、互いに１０００位
相のずれた信号磁界が与えられる為、変化分Ｑ（Ｈａ）
とＲ（Ｈｓ）の関係は次式をほぼ満足するものとなる。

Ｑ　（Ｈｓ）　＝　−Ｒ（Ｈｓ　）　　　　　　・・・
・・・・・・・・・（３）これらの内容を（４式に代入
すると次の様になる。

Ｅｓ＝Ｅ・２　Ｑ　（Ｈｓ　）　／　２　Ｑ　１　　・
・・・・・・・・・・・・・・（４）Ｅ及びＱｌが定数
であるから、前記（４式は出力信号ＥｇがＭＲ素子３の
抵抗値の変化分Ｑ（Ｈｓ）に比例する・１［を意味する
。よって第７図に示すように、ＭＲ素子３，４を固定部
９の磁極歯に対して角度σ０傾けることにより、比較的
直線性の良い領域で使用すれば、与えられた信号磁界に
比例して歪の少ない良好な出力信号が得られる事になる
。

まだ、ＭＲ素子３とＭＲ素子４は、同一基板上で近い距
離に並べて配置されているので、周囲の環境が等しく、
さらに、良く揃った抵抗値の温度係数を有している。そ
の為、第８図の様に接続されのた場合、周囲゛温度が上がりＭＲ素子３の抵抗値が変化
すると、ＭＲ素子４の抵抗値も同程度変化し、結果とし
て、出力端子２２の出力信号はほとんど温度ドリフトす
る事がない。

第９図Ａ、Ｂ、Ｃは、ＭＲ素子３とＭＲ素子４の関係を
表現した概念図である。ＭＲ素子３とＭＲ素子４は、良
く揃った磁界−抵抗値特性を有しており、その各々には
、位相が１８００ずれ、振幅の等しい信号磁界が与えら
れる。この関係を表わしたのが第９図Ａであり、正確で
はないが、直感的に理解し易いように表現している。な
お、前記（に）式より明らかなように、出力信号Ｅ８は
抵抗値の変化分に比例するので、これ以後、ＭＲ素子の
磁“７−−抵抗値特性は、動作点まわりで考える事にす
る。

第９図Ａにおいて、磁界に応じて変化するＭＲ素子３と
ＭＲ素子４の抵抗値を第８図の説明に合わせて、それぞ
れＱ、Ｒとする。ここでは便宜上、ＭＲ素子３，４には
同一の信号磁界が与えられ、かつ、ＭＲ素子４の抵抗値
Ｒを、動作点Ａを通る縦軸を対称軸にして左右に反転し
ている。横軸は（１−：’　ｊ７磁界の強さを表わし、
縦軸は動作点Ａを原点にしてＭＲ素子３．４の抵抗値の
変化分を表わす。

この縦・１１＋　、横軸の関係は、婿９図Ｂ、Ｃについ
ても同一とする。さて、前記（′；４式より出力信号Ｅ
ｓは、（Ｑ−Ｒ）に比例する事がわかるが、それを図で
表わしたのが、第９図Ｂ、Ｃである。前記（Ｑ−Ｒ）は
［Ｑ＋（−Ｒ））と書き換える事ができるので、第９図
Ｂでは、第９図ＡのＭＲ素子４の１１（接値Ｒを動作点
を通る横軸を対称軸として、上下に反転し、　−Ｒとし
ている。よって第９図Ｂに、【・・いて、ＭＲ素子３Ω
抵抗値Ｑと、ＭＲ素子４の抵抗値−Ｒを加算すれば前記
（Ｑ−Ｒ）となる。

第９図Ｃは、第９図ＢにおけるＱと−Ｒを加算した結果
を示している。図中ｄの範囲で信号磁界が与えられると
、それに対する抵抗値の変化は、図に示すように直線性
の良い良好なものとなる。

さて、ここ１では、ＭＲ素Ｔに対して適当なオフセット
磁界１Ｈｘｌが与えられ、ＭＲ素子の磁界−抵抗値特性
の内、比較的直線性の良い領域で使用した場合について
説明してきたが、現実にＭＲ素子に適当な大きさのオフ
セット磁界を与えるにはいくつかの問題があった。まず
、ＭＲ素子に磁界を与える永久磁石の着磁むらがある。

永久磁石より発生する磁界の強さが変わると、前記オフ
セット磁界ｌ　Ｈｚ　ｌの大きさが変化してしまう。さ
らに、ＭＲ素子を固定部の磁極歯に対して角度ａ０頌け
ることによりオフセット磁界を得ているが、角度σ０を
正確に出すのは非常に困難であり、その為に、オフセッ
ト磁界ＩＨ１＋の適当な大きさを安定して得ることがで
きなかった。その結果、オフセット磁界ＩＨＸ＋を中心
に振れる信号磁界が１、ＭＲ素子の磁界−抵抗値特性の
内、非直線な領域４：含ＩＪ・ようになる。これを表わ
したのが第１０図である。

・氾１０図は、オフセット磁界ＩＨｘｌが前記の理由で
変化し、動作点が、第９図中Ａ（比較的直線ｆ’ｌの良
い領域の中心）からずれて、Ｂになった時のＭＲ累Ｊ’
−３とＭＲ素子４の関係を表わす概念図である。

第１０図において、出力信号Ｅ８は第９図と同様（Ｑト
（−Ｒ））に比例する為、（Ｑ＋（−Ｒ））のｌＩ′１
線性が必要とされるが、ＭＲ素子３を１素子で使用して
いる場合と比較して、ＭＲ素子３の非直、腺な領域はＭ
Ｒ素子４の直線性の良い領域で補正され、ＭＲ素子４の
非直線な領域は、ＭＲ素子３の直線性の良い領域で補正
される為、図に示すように比較的直線性の良い領域が、
広がる事になる。これにより、与えるオフセット磁界１
Ｈｘｌの大きさが、多少ずれても出力信号の歪はＭＲ素
子を１素ｒで使用した場合より小さく押える事ができる
ようになった。

次に１本発明の他の実施例について図面を参照しながら
説明する。

第１１図は、本発明の検出装置の他の実施例を示し、第
１１図Ａは平面図、ＢはＡのＣ−Ｃ線断面図である。な
お、第５図で示したＭＲ素子を使用する。

この検出装置において、第７図に示す第１の実施例と同
一の部品については、同一の番号を付す。

この検出装置は、可動部３４が固定部９に沿って直線的
に移動する際の両者の相対位置を検出するものであり、
第７図に示す第１の実施例と異なるのは、ＭＲ素子３．
４にバイアス磁界を供給する為の永久磁石８を、基板２
と固着して両者を一体とし、固定部９の磁極歯に対して
角度α０傾けたという点である。以上の様に構成された
本実施例の検出装置においても、第７図に示す第１の実
施例と同様の効果を有する。つまり、抵抗値の温度係数
の揃った２本のＭＲ素子３，４をハーフ・ブリッジで使
用することにより、出力端子２２からは温度ドリフトの
少ない出力信号を得られるようになる。また、オフセ・
ノド磁界ｌ　Ｈｚ　ｌの強さが理想状態からずれた場合
にも、ＭＲ素子３とＭＲ素子４は、相互に磁界−抵抗値
特性を補償し、直線Ｍｌの良い領域を広げることＫより
、与えられる信−シシ磁界に対して、歪の少ない出力信
号を得ることができる。

次に１だ本発明の別の実施例について図面を参照しなが
ら説明する。

第１２図は本発明の検出装置の別の実施例を示し、第１
２図Ａは平面図、ＢはＡのＤ−Ｄ線断面図であり、第５
図に示すＭＲ素子を使用している。

なお、第７図に示す実施例と同一の部品には、同一の番
号を付すことにする。

この検出装置は、回転する歯車３６の回転角度を検出す
るものであり、ＭＲ素子３，４を含むセンザブロック３
６を、図に示す様に歯車３５の外周の接線Ｅ　−Ｈに対
して角度α０傾斜させて配置している。

以、１；の、ｌ：うに構成した本実施例の検出装置にお
いても、第７図の実施例と同様の効果が得られる。

さて、ここまで本発明の検出装置の各実施例について各
々図面を用いて説明してきたが、ＭＲ素子については、
第５図に示す一実施例に限定して説明を行なってきた。

しかし本発明の検出装置に使用されるＭＲ素子は、これ
に限定されるものではなく、以下に示す様な様々な実施
例においても適応される事は言うまでもない。

第１３図から第１８図までは、本発明の検出装置に使用
され得るＭＲ素子の各実施例を示す平面図である。各々
図面を用いて説明を行う。

第１３図は、本発明の検出装置に使用されるＭＲ素子の
一実施例を示し、基板３７の表面には、ＭＲ素子３８，
３９，４０．４１と、外部接続用端子４２　、４３　、
４４　、ゆ５，４６，４７，４８゜４９とが形成されて
おり、各ＭＲ素子及び各外部接続用端子は第１３図のよ
うに電気的に接続されており、特に外部接続用端子４６
　、４７　、４８　。

４９は、定電圧１０．定電圧１１と接続されている。な
お、各ＭＲ素子は、被検出物である磁極歯のピッチをＰ
として、一対となるＭＲ素子３８と４ｏ収は３９と４１
）とで、−ｐの間隔を隔て、ＭＲ素子３８と３９（又は
４ｏと４１）とで−・Ｐの間隔を隔てて配置されている
。

以上のように構成されたＭＲ素子の動作原理については
、基本的には第５図に示す実施例と同じであるので詳し
い説明は省くが、第５図中のＭＲ素子３と対応するのが
第１３図中のＭＲ素子４゜（又は４１）、第５図中のＭ
Ｒ素子４に対応するのが、第１３図中のＭＲ素子４６（
又は４７）であり、第５図のＭＲ素子と第１３図のＭＲ
素子の）１５なる点は、第５図のＭＲ素子が１相の出力
信号しか得らハないのに対し、第１３図のＭＲ素子は９
０°「１′Ｌ相のずれた２相の出力信号が出力端子６０
．５１より得られる点である。これにより、第１３図の
実施例においては、可動部と固定部の相対運動の方向を
知る事が可能となるという利点を有する。

第１４図は、本発明の検出装置に使用されるＭＲ素子の
一実施例を示し、基板６２０表面には、ＭＲ素子５３，
５４，５６，５６，５７．５８と、外部１〆続用端子５
９，６０，６１．６２，６３゜８４．６５，６６．６７
．８８，６９．Ｔｏとが形成されており、各ＭＲ素子及
び各外部接続用端子は第１４図に示すように電気的に接
続されており、特に外部接続用端子６５，６６．６７．
６８゜６９．７Ｑは、定電圧１０．定電圧１１と接続さ
れている。なお、各ＭＲ素子は、被検出物である磁極歯
のピッチをＰとして、一対となるＭＲ素子６３と６６（
又け６４と５７、又は５６と５８）とてｉ−Ｐの間隔を
隔てて配置され、ＭＲ素子６３と５５及び５５と５７（
又は６６と５８及び５４と５６）とで、−Ｐの間隔を隔
てて配置されている。

以上のように構成されたＭＲ素子あ動作原理についても
、基本的には第５図に示す実施例と同じであるので詳し
い説明は省くが、第５図中の一対のＭＲ素子３，４と同
じ働きをする対が、ここでは３対（５３と５６．５５と
５８．５７と５４）あり、それぞれの対が−ｇ（＝１２
００）の位相差を持って配置されているので、出力端子
７１，７２゜７３からは、それぞれ１２００位相の異な
る３相の出力信−号を得る事ができるものである。各々
の対に、かいて、第５図の実施例と同様の効果が得らまＩｂることは言うゞでもない。

第１６図は、本発明の検出装置に使用されるＭＲ素子の
一実施例を示し、基板７４の表面には、ＭＲ素子７５．
７６と外部接続用端子７了、７８゜７９とが形成されて
おり、特に外部接続用端子７７．７９は、定電圧１０．
定電圧１１と接続され出力端子８０より出力信号を得る
。なお、ＭＲ素子７６とＭＲ素子７６とは、磁極歯のビ
ーチをＰとして、ｉ−Ｐの間隔を隔てて配置されており
、各々の一端は、外部接続用端子７８で電気的に接続さ
れている。さらに、ＭＲ素子７６．７６のそれぞれは、
第１５図に示すように、同一平面内（ここで打Ｌ）Ｉ（
ｌ：板７４の表面上）で、一定の間隔Ｗを隔てて折り返
した形状を有しており、前記一定の間隔Ｗ　Ｆ、を磁極
歯のピッチＰに対して十分小さい＋１１がｆ、＋７−士
しい。

Ｊソ、］の、Ｌうに構成されたき４Ｒ素子の動作原理は
、マ、（本市に第５図に示す実施例と同様であるので、
詳しい説明は省くが、第１６図に示す本実施例の場合、
ＭＲ素子を一定の間隔Ｗで折り返して使用して（八る点
で異なる。しかし、一定の間隔Ｗは前述の様に極めて小
さいので、実際には、折り返しの中心線（図中一点鎖線
）の位置に、折り返しのないＭＲ素子を配置した第５図
の例とｔ’ｚぼ同様の結果が得られるのは、明白である
。また、本実施例は、折り返し形状により、ＭＲ素子の
抵抗値を倍にして、検出感度を高める事ができるという
利点も合わせ持っている。

第１６図は、本発明の検出装置に使用されるＭＲ素子の
一実施例を示し、基板８１の表面には、ＭＲ素子８２，
８３，８４，８５，８６．８７と、外部接続用端子９２
，９３．９４と、各ＭＲ素子を電気的に接続する接続部
８８，８９，９０゜９１とが形成され、図のように電気
的に接続されている。特に、外部接続用端子９２．９３
は定電圧１０．定電圧１１と接続され、外部接続用端子
９４は出力端子９５と接続されている。なお、ＭＲ素子
８２．８３．８４は、各々Ｐの間隔を隔てて配置され、
第１の素子群を構成し、ＭＲ素子８５．８６．８７は、
やはり各々Ｐの間隔を隔てて配ＩＫ旨ぎれ、第２の素子
群を構成している。この第１の、（、Ｆ群の各々の素子
と、第２の素子群の各々の素子とは、各々（ｎ　＋２　
）・Ｐ（ｎは整数）を７Ｈ１＋ｑ足する間隔を隔ててい
る。

以Ｈのように構成されたＭＲ素子において、第１の素子
／ｆｆ　、第２の素子群は、各々、ｖ、６図に示す実施
例のＭＲ素子３．ＭＲ素子４と対応する。

なぜならば、間隔をＰとすると言う事は、位相角で３６
００ずらすと言う事になり、言い換えれば、全くずらさ
ないのと同義となるからである。その１５、本実施例に
おいても第５図と同様の効果が得らＪする。また、本実
施例では、同一位相のＭＲ素ｉ’−８２、８３、８４（
又は８５，８６．８７）を３本直列で使う事により、感
度を３倍にできるという利点を有すると共に、３本直列
で接続されたＭＲ素ｒの各々が、異なる磁極歯を同時に
検出し、それを平均化するので、被検出物である磁極歯
にカケ等がある場合に、その影響は一素子のＭＲ素子で
検出した場合より小さくすることができるという利点を
持つ。

第１７図は本発明の検出装置に使用されるＭＲ素子の一
実施例を示し、基板９６の表面には、ＭＲ素子９７．９
８．９９：、１００，１０１，１０２゜１０３　、１０
４と、外部接続用端子１０Ｓ、１０６゜１０７．１０８
，１０９．．１１０，１１１，１１２゜１１３．１１４
，１１５，１１６，１１７，１１８゜１１９．１２０と
が形成されており、図の様に電が接続され、外部接続用
端子１０７，１０９と１０８．１１０にはそれぞれ出力
端子１２１．出力端子１２２が接続されている。なお、
ＭＲ素子９７と１０１（又は９８と１０２．９９と１０
３．１ｏ○と１０４）とは、被検出物である磁極歯のピ
ッチをＰとして、Ｐの間隔を隔てて同一位相で配置され
、直列に接続されている。また、ＭＲ素子９７．１０１
よりなる第１の素子群と、ＭＲ素＋９９，１０３．より
なる第２の素子群とは、各々の素子においてΣ・Ｐ間隔
を隔てて配置され、同様にＭＲ素子９８，１０２よりな
る第３の素子群と、ＭＲ素子１００，１０４．よりなる
第４の素子群とは、各々の素子においてΣ・Ｐ間隔を隔
てて配（ｉ／１°されている。斗た。第１の素子群と第
３の素子群とに、各々の素子において−・ｐ（＝９０°
）のイ１シ相差を設けて配置されている。

１？Ｊ　Ｉ−のように構成された本実施例は、第１６図
の実施例と比較して、各素子群中における素子数が３本
と２本の違いがあるが、基本的な原理についてｉｔ回−
である。第１６図の実施例が、１相の出力信号しか得ら
れないのに対して、第１７図の実施例でシＬ、２相の出
力信号が得られるようになって１．・す、これにより、
運動の方向を知ることができるようになる。

第１８図は、本発明の検出装置に使用されるＭＲ本ｓ’
−の一実例を示し、基板１２３の表面には、ＭＲ素子１
２４，１２５，１２６，１２７，１２８゜１２９．１３
０，１３１　．１３２，１３３，１３４゜１３５と、外
部接続用端子１３６　、１３７．１３８゜１３９．１４
０，１４１　．１４２，１４３，１４４゜１４５，１４
６，１４７，１４８，１４９，１５０゜１６１　．１５
２，１５３，１５４，１５５，１５６゜１５７．１５８
，１５９とが形成されており、図の様に電気的に接続さ
れており、外部接続用端子１３６．１３８，１４０と１
３７　、１４５，１４７にはそれぞれ定電圧１０と定電
圧１１が接続され、外部接続用端子１３９，１４２と１
４１，１４４と１４３，１４６にはそれぞれ出力端子１
６ｏ。

１６１．１６２が接続されている。なお、ＭＲ素子１２
４と１３０（又は１２６と１３１．１２６と１３２，１
２７と１３３．１２８と１３４．１２９と１３５）とは
、被検出物である磁極歯のビフチをＰとして、それぞれ
Ｐの間隔を隔てて（＝同一位相で）配置され、直列に接
続されている。また、ＭＲ素子１２４とＭＲ１２６とは
ｉ・Ｐ　（＝１２０°）位相をずらして配置され、同様
にＭＲ素子１２６とＭＲ素子１２８とは−＠Ｐ（＝１２
０ｏ）位相をずらして配置され、かつ、ＭＲ素子１２４
と１２７及び１２６と１２９及び１２８と１３１−１．
ｉそれぞれ１・Ｐ（＝１８００）位相番ずらして配置さ
れている。

」ソ、１の７１、うに構成された本実施例は、第１７図
の実施例が、９００位相のずれた２相の出力信号を出力
するのに対して、１０００位相のずれた３相の出カイ、
１号を出力するように、素子数、素子の配置を変λ−だ
ものであり、基本的な動作は、第１６図の実施例で説明
した内容と同一である。

゛茫明の効果以１″の説明から明らかなように、本発明は１本のＭＲ
素子に対して、それと同一の特性を有するもう１木の１
０００位相のずれたＭＲ素子を使って、ＭＲ素子の有す
る検出装置として不都合な特１／１に補ｍをかけるもの
である。具体的には、ＭＲ素子の抵抗値の温度ドリフト
と、磁界−抵抗値特＋′１の非線形性の改善し、以下の
ような効果が得られる。。

（１）出力信号の温度ドリフトが小さいので、周囲の温
度に関係なく、常に安定した高精度の検出装置が実現で
きる。

（２）ＭＲ素子の磁界−抵抗値特性の内、直線性の良い
領域が広がる為に、オフセット磁界ＩＨ！＋の強さを精
度良く合わせる必要がなくなるので、高精度部品が不要
になり、コスト面で有利であると共に、角度α０の調整
工程も不用となる為、製造部でも有利であり、さらに永
久磁石の着磁むらも許容できる。

また、通常、ＭＲ素子は基板上に蒸着等の方法を使って
作られる為、各ＭＲ素子間の寸法精度は、容易に実現で
きると共に、素子数とコストとは直接関係がないので、
この改良により、コスト高になる心配はない。

さらにまた、２本のＭＲ素子には、各々同時に同一のオ
フセット磁界ｌＨｚ　ｌを与える必要があるが、これに
ついても、本発明の実施例のように、ＭＲ素子を傾けて
オフセット磁界を与える方法が、非常に容易で、安定し
た方法であると言える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の検出装置に係わるＭＲ素子を説明する
為の外観図、第２図は第１図のＭＲ素子び）　’ｌ’！
Ｎ　ｉ’ｌ・を示す特性図、第３図は、本発明の一実施
例に１・ける検出装置を示し、第３図Ａは平面図、第３
図ＢはＡのＧ−Ｇ線断面図、第４図は第３図Ｂの゛皮部
拡大図、第５図は本発明の検出装置の各実施例で使用さ
れるＭＲ素子の特性図、第５図はＭＲ素トの一実施例を
示し、第５図Ａは平面図、Ｂは市面図、第７図は本発明
の検出装置の一実施例６小し、第７図Ａは平面図、Ｂは
ＡのＦ−Ｆ線断面図、第８図は第７図の実施例の電気回
路図、第９図ｉＬ：ＩＦ、１．第２のＭＲ素子の関係を
表現する置念図、第１０図は動作点が変化した場合の第
１゜第２のＭＲ素子の関係を表現する概念図、第１１図
は本発明の検出装置の他の実施例を示し、第１１図Ａ　
ｔｔ　”１１＋（Ｎ図、ＢはＡ　）Ｃ−Ｃ線断面図、第
１２図Ａｌ本驚明の検出装置の別の実施例を示し、第１
２図Ａｌし１１而図、ＢはＡのＤ−Ｉ）線断面図、第１
３図かＬ）第１８図寸では、本発明の検出装置に使用）
＼れ（９／）Ｍ　Ｒ素子の各実施例を示す平面図である
。２．３了、６２．了４．８１．９６．１２３・・・６．
　ノ占７１＾４、　１，３，４．３８　〜４１．５３　
〜５８　。７５．７６．８２　〜８７．９７〜１　０４　．１２４
〜１３５・・・・・・ＭＲ素子、５，６，７．４２〜４
９゜５９〜７０　．７７　．７８　．７９　．９２　．
９３　　。ｇａ　、１０５〜１２，０．１３６〜１６９・・・・・
外部接続用端子、ａ、ｃ、ｅ・・・・・・非線形な領域
、ｂ。ｄ・・・・・・比較的直線性の良い領域、Ａ、Ｂ・・・
・・・動作点、ｌ　Ｈｚ　ｌ・・・・・・オフセット磁
界、８・・・・・・永久磁石、９・・・・・・固定部、
１０．１１・・・・・・定電圧、２２，５０゜５１．７
１．７２，７３，８０，９６，１２１　。１２２．１６０，１６１，１６２・・・・・・出力端子
、Ｐ・・・・・・磁極歯のピッチ、Ｑ、Ｒ・・・・・・
第１．第２のＭＲ素子の抵抗値、３３．３４・・・・・
・可動部、３５・・・・・・歯車、３６・・・・・セン
サブロック、α０・ぺ・・・・角度り代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図第２図九　　　ｂｃ　　　　ｄＬ　　　ｅ第５図の　　ｂｃｃＬｅ。第５図第７図第８図第９図第１０図７１氏抗薩 ζ１ｌｌｌａ第１２図鴎１３図第１４図第１５図第１６図ＩＱ　　　　　　　　　　　　　ｌ／第１７図第１８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一定の間隙を維持しながら相対運動を行う第１の
手段と第２の手段とを含んで構成され、前記第１の手段
は、磁性材よりなる一定ピッチの磁極歯を複数含み、前
記第２の手段には、磁気的異方性効果を有する複数の強
磁性薄膜抵抗素子と、これに磁界を与える永久磁石とを
含み、前記複数の強磁性薄膜抵抗素子は、前記磁極歯と
前記永久磁石との間の磁界中に配置されると共に、前記
磁極歯に対して一定の傾斜角度をもって配置され、さら
に、前記複数の強磁性薄膜抵抗素子は、前記磁極歯ピッ
チをＰとして（ｎ＋１／２）・Ｐ（ｎ：整数）の間隔を
隔てて配置された一対の強磁性薄膜抵抗素子を含んでお
り、その一対の強磁性薄膜抵抗素子の一端は相互に電気
的に接続され、それぞれの他端は定電圧Ｅ１、定電圧Ｅ
２に電気的に接続された検出装置。
（２）複数の強磁性薄膜抵抗素子は、それぞれが、ｋ／
ｍ・Ｐ（ｍ：相数を表わしｍ≧３を満足する整数、Ｐ：
磁極歯のピッチ、ｋ：整数）の間隔を隔てて配置された
強磁性薄膜抵抗素子と、それらの各々の素子に対してそ
れぞれ（ｎ＋１／２）・Ｐ（ｎ：整数）の間隔を隔てて
配置された一対となる強磁性薄膜抵抗素子とを含み、か
つ、それら一対となっている強磁性薄膜抵抗素子のそれ
ぞれの一端は相互に電気的に接続され、それぞれの他端
は電圧Ｅ１、定電圧Ｅ２に電気的に接続された特許請求
の範囲第１項記載の検出装置。
（３）複数の強磁性薄膜抵抗素子のそれぞれの素子は、
同一平面上で多重に折り返した構造を有する特許請求の
範囲第１項記載の検出装置。
（４）複数の強磁性薄膜抵抗素子は、（Ｓ＋１／４）・
Ｐ（Ｓ：整数、Ｐ：磁極歯のピッチ）の間隔を隔てて配
置された第１、第２の強磁性薄膜抵抗素子と、前記第１
の強磁性薄膜抵抗素子と一対をなし（ｎ＋１／２）・Ｐ
（ｎ：整数）の間隔を隔てて配置された第３の強磁性薄
膜抵抗素子と、前記第２の強磁性薄膜抵抗素子と一対を
なし（Ｃ＋１／２）・Ｐ（Ｃ：整数）の間隔を隔てて配
置された第４の強磁性薄膜抵抗素子とを含み、前記第１
の強磁性薄膜抵抗素子の一端は、前記第３の強磁性薄膜
抵抗素子の一端と電気的に接続され、それぞれの他端は
、定電圧Ｅ１、定電圧Ｅ２に電気的に接続され、前記第
２の強磁性薄膜抵抗素子の一端は、前記第４の強磁性薄
膜抵抗素子の一端と電気的に接続され、それぞれの他端
は、前記定電圧Ｅ１、定電圧Ｅ２に電気的に接続された
特許請求の範囲第１項記載の検出装置。
（５）一定の間隙を維持しながら相対運動を行う第１の
手段と第２の手段とを含んで構成され、前記第１の手段
は、磁性材よりなる一定ピッチの磁極歯を複数含み、前
記第２の手段には、磁気的異方性効果を有する複数の強
磁性薄膜抵抗素子と、これに磁界を与える永久磁石とを
含み、前記複数の強磁性薄膜抵抗素子は、前記磁極歯と
前記永久磁石との間の磁界中に配置されると共に、前記
磁極歯に対して一定の傾斜角度をもって配置され、さら
に、前記複数の強磁性薄膜抵抗素子は、それぞれの素子
が、ｌ・Ｐ（ｌ：整数、Ｐ：磁極歯のピッチ）の間隔を
隔てて配置された第１の素子群と、前記第１の素子群の
各々の素子に対してそれぞれ（ｎ＋１／２）・Ｐ（ｎ：
整数）の間隔を隔てて配置された強磁性薄膜抵抗素子よ
りなる第２の素子群とを含み、前記第１及び第２の素子
群のそれぞれの素子群中において、各強磁性薄膜抵抗素
子は、電気的に直列接続され、前記第１の素子群と第２
の素子群とは互いの一端で電気的に接続され、他端はそ
れぞれ定電圧Ｅ１、Ｅ２に電気的に接続された検出装置
。
（６）複数の強磁性薄膜抵抗素子は、それぞれが、ｋ／
ｍ・Ｐ（ｍ：相数を表わしｍ≧３を満足する整数、Ｐ：
磁極歯のピッチ、ｋ：整数）の間隔を隔てて配置された
強磁性薄膜抵抗素子と、その各々の素子に対してｌ・Ｐ
（ｌ：整数）の間隔を隔てて配置された強磁性薄膜抵抗
素子よりなる複数の第１の素子群と、前記複数の第１の
素子群の各々の素子に対してそれぞれ（ｎ＋１／２）・
Ｐ（ｎ：自然数）の間隔を隔てて配置された強磁性薄膜
抵抗素子よりなる複数の第２の素子群とを含む特許請求
の範囲第５項記載の検出装置。
（７）複数の強磁性薄膜抵抗素子の各々の素子は、同一
平面上で多重に折り返した構造を有する特許請求の範囲
第５項記載の検出装置。
（８）複数の強磁性薄膜抵抗素子は、それぞれの強磁性
薄膜抵抗素子がｌ・Ｐ（ｌ：整数、Ｐ：磁極歯のピッチ
）の間隔を隔てて配置された第１の素子群と、前記第１
の素子群の各々の強磁性薄膜抵抗素子に対してそれぞれ
（ｎ＋１／２）・Ｐ（ｎ：自然数）の間隔を隔てて配置
された強磁性薄膜抵抗素子よりなる第２の素子群と、前
記第１の素子群の各々の強磁性薄膜抵抗素子に対してそ
れぞれ（Ｓ＋１／４）・Ｐ（Ｓ：整数）の間隔を隔てて
配置された強磁性薄膜抵抗素子よりなる第３の素子群と
、前記第３の素子群の各々の強磁性薄膜抵抗素子に対し
てそれぞれ（ｎ＋１／２）・Ｐの間隔を隔てて配置され
た強磁性薄膜抵抗素子よりなる第４の素子群とを含み、
前記第１及び第２、第３及び第４の素子群のそれぞれの
素子群中において、各強磁性薄膜抵抗素子は電気的に直
列接続され、前記第１の素子群と第２の素子群とは、互
いの一端で電気的に接続され、他端はそれぞれ、定電圧
Ｅ１、定電圧Ｅ２に電気的に接続され、前記第３の素子
群と第４の素子群とは、互いの一端で電気的に接続され
、他端はそれぞれ、前記定電圧Ｅ１、定電圧Ｅ２に電気
的に接続された特許請求の範囲第５項記載の検出装置。