WO2019216179A1 - 回転検出装置 - Google Patents

回転検出装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2019216179A1
WO2019216179A1 PCT/JP2019/017026 JP2019017026W WO2019216179A1 WO 2019216179 A1 WO2019216179 A1 WO 2019216179A1 JP 2019017026 W JP2019017026 W JP 2019017026W WO 2019216179 A1 WO2019216179 A1 WO 2019216179A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotation
substrate
rotating body
detection device
main surface
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/017026
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
喬干 古市
阿部　竜一郎
久則 与倉
靖寛 北浦
篤史 小林
Original Assignee
株式会社デンソー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
Publication of WO2019216179A1 publication Critical patent/WO2019216179A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/245—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/10—Magnetoresistive devices

Definitions

  • the present disclosure relates to a rotation detection device configured to detect rotation of a rotating body.
  • the device described in Patent Document 1 includes a magnetic sensor and a rotating body.
  • the magnetic sensor is mounted on the surface of the substrate.
  • the rotator is rotatable about an axis perpendicular to the surface of the substrate, and is disposed above the substrate.
  • the magnetic sensor has a magnetization fixed layer and a free layer.
  • the free layer is magnetized by a magnetic field in a direction parallel to the surface of the substrate, and rotation detection is performed by an angular difference between the magnetization of the magnetization fixed layer and the magnetization of the free layer.
  • the magnetization fixed layer and the free layer in the magnetic detection element used in this type of rotation detection device have in-plane magnetic anisotropy. That is, the magnetization direction or the easy axis of magnetization in these magnetization fixed layer and free layer is along the surface of the substrate. For this reason, in this type of conventional rotation detection device, it is difficult to detect the change in the angle of the external magnetic field in the direction perpendicular to the substrate accompanying the rotation of the rotating body.
  • the present disclosure has been made in view of the circumstances exemplified above.
  • the rotation detection device is configured to detect rotation of the rotating body.
  • the rotation detection device includes: A substrate having a main surface; A magnetization fixed layer having perpendicular magnetic anisotropy and magnetized in a substrate thickness direction perpendicular to the main surface, and having a perpendicular magnetic anisotropy and having a magnetization direction according to the rotational state of the rotating body A free layer provided to change and an intermediate layer provided between the free layer and the magnetization fixed layer are stacked in the thickness direction of the substrate, and are supported on the substrate.
  • a magnetic sensing element It has.
  • FIG. 1 It is a side view showing a schematic structure of a rotation detection device concerning a first embodiment. It is a perspective view which shows schematic structure of the rotation detection apparatus which concerns on 1st embodiment. It is a graph which shows the output characteristic of the rotation detection apparatus shown by FIG. It is a figure for demonstrating the operation
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows schematic structure of the rotation detection apparatus which concerns on 3rd embodiment. It is a perspective view which shows schematic structure of the rotation detection apparatus which concerns on 4th embodiment. It is a perspective view which shows schematic structure of the rotation detection apparatus which concerns on 5th embodiment. It is a graph which shows the output characteristic of the rotation detection apparatus shown by FIG. It is a perspective view which shows the example which changed the arrangement
  • FIG. 1 It is the schematic which shows the circuit structure of the rotation detection apparatus shown by FIG. It is a side view which shows schematic structure of the rotation detection apparatus which concerns on 8th embodiment. It is a perspective view which shows schematic structure of the rotation detection apparatus which concerns on a comparative example. It is a graph which shows the output characteristic of the rotation detection apparatus shown by FIG.
  • the rotation detection device 1 is configured to detect the rotation of the rotating body R.
  • the rotation detection device 1 includes a substrate 2 and a magnetic detection element 3.
  • the substrate 2 is a plate-like member having a main surface 21 that is a flattened surface, and is formed of a silicon wafer or the like.
  • the magnetic detection element 3 is supported on the substrate 2. Specifically, the magnetic detection element 3 is fixed on the main surface 21.
  • the magnetic detection element 3 has a lower electrode layer 4, a magnetization fixed layer 5, an intermediate layer 6, a free layer 7, and an upper electrode layer 8. Specifically, the magnetic detection element 3 has a structure in which a lower electrode layer 4, a magnetization fixed layer 5, an intermediate layer 6, a free layer 7, and an upper electrode layer 8 are laminated in this order in the substrate thickness direction. have.
  • the “substrate thickness direction” is a direction that defines the thickness of the substrate 2 and is a direction orthogonal to the main surface 21. In the present embodiment, the substrate thickness direction is the Z-axis direction in the drawing. That is, the “main surface” is the widest surface in the plate-like member and is a surface extending in the in-plane direction.
  • the “in-plane direction” is an arbitrary direction orthogonal to the thickness direction that defines the thickness of the plate-like member. In the present embodiment, the in-plane direction is an arbitrary direction in the XY plane in the drawing.
  • the lower electrode layer 4 is a conductive thin film formed of a metal material such as Cu or Al, and is joined to the substrate 2. That is, the lower electrode layer 4 is provided between the substrate 2 and the magnetization fixed layer 5.
  • the magnetization fixed layer 5 is provided between the lower electrode layer 4 and the intermediate layer 6.
  • the magnetization fixed layer 5 has perpendicular magnetic anisotropy and is magnetized in the substrate thickness direction.
  • the magnetization fixed layer 5 is formed of a known or well-known material used for the perpendicular magnetization film, for example, an artificial lattice formed of a Co / Pt multilayer film.
  • the intermediate layer 6 is provided between the magnetization fixed layer 5 and the free layer 7.
  • the intermediate layer 6 is an insulating layer and is made of MgO, AlO or the like.
  • the free layer 7 is provided between the intermediate layer 6 and the upper electrode layer 8.
  • the free layer 7 has perpendicular magnetic anisotropy, and the magnetization direction changes corresponding to the external magnetic field applied according to the rotation state of the rotating body R.
  • the free layer 7 is formed of a known or well-known material having perpendicular magnetic anisotropy, for example, an amorphous alloy such as CoFeB.
  • the upper electrode layer 8 is a conductive thin film formed of a metal material such as Cu or Al, and is joined to the free layer 7.
  • the magnetic detection element 3 is provided so that the easy axis of magnetization in the magnetization fixed layer 5 and the free layer 7 is parallel to the Z axis.
  • the magnetic detection element 3 is a so-called TMR element, and an electric resistance between the lower electrode layer 4 and the upper electrode layer 8 according to a change in the magnetization direction of the free layer 7 due to an external magnetic field. Is configured to change.
  • TMR stands for Tunnel Magneto-Resistance.
  • FIG. 2 shows a configuration example of the rotation detection device 1 when the rotating body R is a rotating magnet having a rotating surface perpendicular to the main surface 21. That is, in the configuration example of FIG. 2, the main surface 21 is parallel to the XY plane, and the rotation surface of the rotating body R is parallel to the XZ plane.
  • FIG. 4 shows changes in the external magnetic field, changes in the magnetization direction in the free layer 7, and changes in conductance accompanying changes in the rotation angle ⁇ .
  • the external magnetic field is indicated by a hollow arrow
  • the magnetization direction in the magnetization fixed layer 5 is indicated by a solid line arrow
  • the magnetization direction in the free layer 7 is indicated by a broken line arrow.
  • the direction of the external magnetic field acting on the magnetic detection element 3, that is, the free layer 7 changes according to the rotation angle ⁇ of the rotating body R.
  • the external magnetic field that acts on the free layer 7 in accordance with the rotating state of the rotating body R is a rotating magnetic field.
  • the rotation surface of the external magnetic field is perpendicular to the main surface 21 of the substrate 2.
  • FIG. 19 and FIG. 20 show a case where both the magnetization fixed layer 5 and the free layer 7 have in-plane magnetic anisotropy as a comparative example. That is, in the configuration of FIG. 19, the magnetization direction in the magnetization fixed layer 5 is an in-plane direction parallel to the main surface 21, specifically, the X-axis direction. 19 and 20 correspond to the prior art.
  • the conductance is highest when the magnetization direction in the free layer 7 is the same as the magnetization direction in the magnetization fixed layer 5 as shown in FIG. Become.
  • the conductance is the lowest.
  • the conductance has an intermediate value.
  • both the magnetization fixed layer 5 and the free layer 7 have perpendicular magnetic anisotropy. Therefore, as shown in FIG. 3, the magnetic detection element 3 generates an output proportional to cos ⁇ . Therefore, it is possible to satisfactorily detect the change in the angle of the external magnetic field in the direction perpendicular to the main surface 21 of the substrate 2 as the rotating body R rotates. That is, the rotation angle ⁇ of the rotating body R can be detected satisfactorily.
  • FIG. 5 shows a state in which the substrate 2 is rotated by 90 degrees around the rotation axis parallel to the Y axis from the state shown in FIG. That is, in FIG. 5, the substrate 2 is provided such that the main surface 21 is parallel to the YZ plane.
  • the magnetic detection element 3 is provided so that the easy axis of magnetization in the magnetization fixed layer 5 and the free layer 7 is parallel to the X axis.
  • the rotating body R is provided such that the rotating surface is parallel to the XZ plane.
  • FIG. 6 shows a change in conductance according to a change in ⁇ in the configuration shown in FIG.
  • the magnetic detection element 3 shown in FIG. 5 generates an output proportional to sin ⁇ . That is, the output waveform is the same in the arrangement state shown in FIG. 2 and the arrangement state shown in FIG. 5 except that a phase difference occurs in the output signal. That is, in the above configuration, the same output can be obtained in the arrangement state shown in FIG. 2 and the arrangement state shown in FIG.
  • an intermediate state is a state in which the substrate 2 is rotated ⁇ degrees around a rotation axis parallel to the Y axis. ⁇ is 0 ⁇ ⁇ 90.
  • the output of the magnetic detection element 3 is not hindered. Therefore, even if the orientation of the substrate 2, that is, the magnetic detection element 3 fluctuates from a predetermined state, the angle change of the external magnetic field in the direction perpendicular to the main surface 21 of the substrate 2 accompanying the rotation of the rotating body R is improved. It becomes possible to detect.
  • a configuration in which the substrate 2 is accommodated in a housing having a central axis parallel to the Y axis and having a screw thread formed around the central axis may be employed.
  • the positioning of the rotating body R and the magnetic detection element 3 in the Y-axis direction can be performed by adjusting the screwed state of the housing and the screw hole.
  • the main surface 21 is not completely parallel to the XY plane or the YZ plane due to the inevitable processing intersection at the time of manufacture in the above-described positioning state, and is not parallel to the XY plane or the YZ plane. Can be inclined.
  • the output of the magnetic detection element 3 is not hindered by the fluctuation of the rotation state around the Y axis of the substrate 2. That is, even if the angle formed between the main surface 21 of the substrate 2 and the rotating surface of the rotating body R varies, the magnetic detection element 3 can generate an output corresponding to the rotation of the rotating body R satisfactorily. Therefore, according to the said structure, the arrangement
  • the rotating body R may be a magnetized rotor magnetized on the outer periphery.
  • the rotator R has an outer peripheral portion along a circumference included in a rotation plane parallel to the XY plane.
  • the outer peripheral portion is alternately magnetized into N and S poles along the above circumference.
  • the external magnetic field is indicated by a white arrow
  • the magnetization direction in the magnetization fixed layer 5 is indicated by a solid line arrow
  • the magnetization direction in the free layer 7 and its change state are indicated by a broken line arrow. The same applies to FIG. 9 and subsequent figures.
  • the substrate 2 is provided so that the main surface 21 is parallel to the XZ plane. That is, the magnetic detection element 3 is provided such that the easy axis of magnetization in the magnetization fixed layer 5 and the free layer 7 is parallel to the Y axis. Also in the state shown in FIG. 7, the rotating surface of the rotating body R is perpendicular to the main surface 21 of the substrate 2. The rotating surface of the external magnetic field is perpendicular to the main surface 21 of the substrate 2.
  • FIG. 8 shows the output of the magnetic detection element 3 shown in FIG.
  • the magnetization direction in the free layer 7 changes between the state in which the N pole faces the magnetic detection element 3 and the state in which the S pole faces the magnetic detection element 3. For this reason, the magnetization direction in the free layer 7 oscillates in a pendulum shape in the XY plane with a reference state parallel to the magnetization direction in the magnetization fixed layer 5 as the rotating body R rotates.
  • the rotating surface of the rotating body R may not be perpendicular to the main surface 21 of the substrate 2. Specifically, for example, the rotating surface of the rotating body R may be parallel to the main surface 21 of the substrate 2.
  • FIG. 9 shows a case where such a configuration is applied to the second embodiment.
  • the rotating body R has an outer peripheral portion along a circumference included in a rotating surface parallel to the main surface 21.
  • the outer peripheral portion is alternately magnetized into N and S poles along the above circumference. Specifically, N poles and S poles are alternately embedded in the outer peripheral portion of the rotating body R.
  • the substrate 2 is provided such that the main surface 21 is parallel to the XZ plane.
  • the magnetic detection element 3 is provided so that the easy axis of magnetization in the magnetization fixed layer 5 and the free layer 7 is parallel to the Y axis.
  • the rotating body R has a rotating surface parallel to the XZ plane. That is, the external magnetic field that acts on the magnetic detection element 3 according to the rotation state of the rotating body R is a rotating magnetic field having a rotating surface parallel to the XZ plane.
  • the rotation surface of the external magnetic field is perpendicular to the main surface 21 of the substrate 2.
  • the magnetization direction in the free layer 7 is within the XY plane centering on a reference state parallel to the magnetization direction in the magnetization fixed layer 5 as the rotating body R rotates. Swings like a pendulum. For this reason, when the N pole and the S pole provided on the outer peripheral portion of the rotating body R are alternately opposed to the magnetic detection element 3, a sinusoidal output as shown in FIG. 8 is generated. Therefore, according to such a configuration, the rotation of the rotating body R can be detected well even if the magnetization of the free layer 7 does not rotate 360 degrees.
  • the rotating body R is not limited to a rotating magnet.
  • the rotating body R may be a gear-shaped rotor formed of a magnetic material such as iron, as shown in FIG.
  • the rotating body R which is a gear-shaped rotor is provided so that the rotating surface is parallel to the XY plane. That is, the rotating body R has an outer peripheral portion along a circumference included in a rotation plane parallel to the XY plane. A plurality of tooth portions R1 are formed on the outer peripheral portion along the circumference. A non-tooth portion R2 is formed between the tooth portions R1 adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the rotation detection device 1 may include a bias magnet 90 as shown in FIG.
  • the bias magnet 90 is provided so as to generate a bias magnetic field toward the rotating body R by facing the rotating body R with the substrate 2 and the magnetic detection element 3 interposed therebetween. That is, the substrate 2 and the magnetic detection element 3 are provided between the rotating body R and the bias magnet 90.
  • the bias magnet 90 is arranged so that the south pole faces the substrate 2 side and the north pole faces the opposite side to the substrate 2.
  • the rotation detection device 1 is provided so that the main surface 21 of the substrate 2 is parallel to the XZ plane. That is, the rotating surface of the rotating body R is perpendicular to the main surface 21 of the substrate 2.
  • the magnetic detection element 3 is provided so that the easy axis of magnetization in the magnetization fixed layer 5 and the free layer 7 is parallel to the Y axis.
  • the magnetization direction in the free layer 7 changes between the state in which the tooth portion R1 faces the magnetic detection element 3 and the state in which the non-tooth portion R2 faces the magnetic detection element 3. For this reason, the magnetization direction in the free layer 7 oscillates in a pendulum shape in the XY plane with a reference state parallel to the magnetization direction in the magnetization fixed layer 5 as the rotating body R rotates. That is, the rotation surface of the external magnetic field is perpendicular to the main surface 21 of the substrate 2.
  • the tooth portion R1 and the non-tooth portion R2 alternately face the magnetic detection element 3, so that a sine wave-like output is generated. Therefore, according to such a configuration, the rotation of the rotating body R can be detected well.
  • FIG. 11 shows a state in which the substrate 2 is rotated 90 degrees around the rotation axis parallel to the Z axis from the state shown in FIG.
  • the illustration of the bias magnet 90 shown in FIG. 10 is omitted.
  • FIG. 12 shows how the conductance changes in accordance with the rotational state of the rotating body R, which is a gear-shaped rotor, in the configuration shown in FIG.
  • the rotating body R which is a gear-shaped rotor, is provided such that the rotating surface is parallel to the XY plane.
  • the substrate 2 is provided so that the main surface 21 is parallel to the YZ plane. That is, the rotating surface of the rotating body R is perpendicular to the main surface 21 of the substrate 2.
  • the rotating surface of the external magnetic field is perpendicular to the main surface 21 of the substrate 2.
  • the magnetic detection element 3 is provided so that the easy axis of magnetization in the magnetization fixed layer 5 and the free layer 7 is parallel to the X axis.
  • FIG. 13 shows a state in which the substrate 2 is rotated 90 degrees around the rotation axis parallel to the Y axis from the state shown in FIG.
  • FIG. 14 shows how the conductance changes in accordance with the rotational state of the rotating body R, which is a gear-shaped rotor, in the configuration shown in FIG.
  • the rotating body R which is a gear-shaped rotor, is provided such that the rotating surface is parallel to the XY plane.
  • the substrate 2 is provided such that the main surface 21 is parallel to the XY plane. That is, the rotating surface of the rotating body R is parallel to the main surface 21 of the substrate 2.
  • the rotating surface of the external magnetic field is perpendicular to the main surface 21 of the substrate 2.
  • the magnetic detection element 3 is provided so that the easy axis of magnetization in the magnetization fixed layer 5 and the free layer 7 is parallel to the Z axis.
  • the waveform of the conductance change according to the rotation state of the rotating body R is the same. That is, although the peak size differs between the arrangement state shown in FIG. 11 and the arrangement state shown in FIG. 13, the same output change mode is obtained. Therefore, even if the angle formed between the main surface 21 of the substrate 2 and the rotating surface of the rotating body R varies, the magnetic detection element 3 can generate an output according to the rotation of the rotating body R. Therefore, according to the said structure, the arrangement
  • FIG. 15 shows an example in which the rotation detection device 1 detects the rotation angle of the engine 100. That is, the rotation detection device 1 is mounted on the engine housing 101 so as to face the rotating body R that is a gear-shaped rotor. Specifically, the rotation detection device 1 is configured to detect the rotation angle of the engine 100 by being mounted in a sensor fixing hole 102 that is a through hole provided in the engine housing 101.
  • the sensor fixing hole 102 is formed as a round hole having a female screw part at least in a part in the axial direction.
  • the rotation detection device 1 includes a sensor housing 103.
  • the sensor housing 103 is formed in a substantially cylindrical shape that can be received in the sensor fixing hole 102.
  • On the outer peripheral surface of the sensor housing 103 a male screw portion that is screwed with a female screw portion provided in the sensor fixing hole 102 is provided.
  • the substrate 2 that supports the magnetic detection element 3 is accommodated inside the sensor housing 103.
  • the positional relationship between the substrate 2 and the magnetic detection element 3 and the rotator R is the same as any one of the first to fifth embodiments.
  • the angle between the main surface 21 of the substrate 2 and the rotating surface of the rotating body R can vary depending on the screwed state of the sensor fixing hole 102 and the sensor housing 103.
  • the magnetic detection element 3 generates an output corresponding to the rotation of the rotator R well. Can do. Therefore, according to the said structure, the arrangement
  • the rotation detection device 1 may include a plurality of magnetic detection elements 3 in which the magnetization directions in the magnetization fixed layer 5 are antiparallel to each other.
  • two magnetic detection elements 3 that is, a first magnetic detection element 301 and a second magnetic detection element 302 are provided.
  • the first magnetic detection element 301 and the second magnetic detection element 302 are bridge-connected so as to form a half-bridge circuit.
  • the rotation of the rotating body R is detected based on the midpoint potential VD between the first magnetic detection element 301 and the second magnetic detection element 302. According to such a configuration, the temperature dependence in the first magnetic detection element 301 and the second magnetic detection element 302 cancel each other, so that the detection characteristics can be stabilized.
  • the rotation detection device 1 may include an additional magnetic detection element 303 in addition to the first magnetic detection element 301.
  • the magnetization fixed layer 5 is magnetized in the in-plane direction, for example, the X-axis direction.
  • the free layer 7 has an easy axis of magnetization in the in-plane direction, for example, the X-axis direction. That is, in the additional magnetic detection element 303, the magnetization fixed layer 5 and the free layer 7 have in-plane magnetic anisotropy.
  • the rotation of the rotating body R is detected using the first magnetic detection element 301 having perpendicular magnetic anisotropy and the additional magnetic detection element 303 having in-plane magnetic anisotropy. Therefore, it is possible to satisfactorily remove the influence of a disturbance different from the external magnetic field accompanying the rotation of the rotating body R. Or, even if there are a plurality of rotating shafts of the rotating body R, good rotation detection is possible.
  • a base layer made of SiO 2 or the like may be formed on the main surface 21 side of the substrate 2. That is, the main surface 21 may be the surface of such an underlayer.
  • the magnetic detection element 3 may be a so-called GMR element.
  • GMR is an abbreviation for Giant Magneto Resistance. That is, the intermediate layer 6 may be a non-ferromagnetic layer made of Cu, Ag, or the like.
  • the magnetic detection element 3 is not limited to the laminated structure of the lower electrode layer 4, the magnetization fixed layer 5, the intermediate layer 6, the free layer 7, and the upper electrode layer 8. That is, for example, instead of or in addition to the upper electrode layer 8, a protective layer formed of Ta, Ru, or the like can be provided.
  • the number of magnetic detection elements 3 is not limited to two. That is, for example, four magnetic detection elements 3 may be provided. In this case, the plurality of magnetic detection elements 3 are bridge-connected so as to constitute a full bridge circuit.
  • the elements constituting the above-described embodiment are not necessarily indispensable except for the case where it is clearly indicated that the element is essential and the case where the element is clearly considered to be essential in principle.
  • numerical values such as the number, numerical value, quantity, range, etc. of a component are mentioned, the specifics are specified unless explicitly stated as being essential, and clearly limited to a specific number in principle.
  • the present disclosure is not limited to any number.
  • shape, direction, positional relationship, etc. of a component are mentioned, except when clearly stated as essential and in principle limited to a specific shape, direction, positional relationship, etc.
  • the present disclosure is not limited to the shape, direction, positional relationship, and the like.
  • the material constituting each part is not particularly limited unless it is specified as being particularly essential, or is clearly limited to a specific material in principle.
  • modified examples are not limited to the above examples. Also, multiple embodiments can be combined with each other. Similarly, multiple variations can be combined with each other. Furthermore, at least one of the plurality of embodiments and at least one of the plurality of modifications may be combined with each other.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Abstract

回転検出装置（１）は、回転体（Ｒ）の回転を検出するように構成されている。この回転検出装置は、主面（２１）を有する基板（２）と、前記基板上に支持された磁気検出素子（３）とを備えている。前記磁気検出素子は、垂直磁気異方性を有していて前記主面と直交する基板厚方向に磁化された磁化固定層（５）と、垂直磁気異方性を有していて前記回転体の回転状態に応じて磁化方向が変化するように設けられた自由層（７）と、前記自由層と前記磁化固定層との間に設けられた中間層（６）とが、前記基板厚方向に積層された構成を有している。

Description

回転検出装置 関連出願への相互参照
　本出願は、２０１８年５月７日に出願された日本特許出願番号２０１８－８９２３２号に基づくもので、ここにその記載内容が参照により組み入れられる。
　本開示は、回転体の回転を検出するように構成された回転検出装置に関する。
　この種の装置として、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１に記載の装置は、磁気センサと回転体とを備えている。磁気センサは、基板の表面上に実装されている。回転体は、基板の表面に対して垂直な軸を中心に回転可能であり、基板の上方に配置されている。
　磁気センサは、磁化固定層と自由層とを有している。磁気センサは、基板の表面に平行な方向の磁場により自由層が磁化され、磁化固定層の磁化と自由層の磁化との間の角度差により回転検出するようになっている。
特開２０１１－１２７９０９号公報
　特許文献１に記載されているように、この種の回転検出装置に用いられる磁気検出素子における、磁化固定層および自由層は、面内磁気異方性を有している。すなわち、これらの磁化固定層および自由層における、磁化方向あるいは磁化容易軸は、基板の表面に沿っている。このため、従来のこの種の回転検出装置においては、回転体の回転に伴う、基板と垂直な方向の外部磁界の角度変化を検出することが困難であった。本開示は、上記に例示した事情等に鑑みてなされたものである。
　回転検出装置は、回転体の回転を検出するように構成されている。
　本開示の１つの観点によれば、この回転検出装置は、
　主面を有する基板と、
　垂直磁気異方性を有していて前記主面と直交する基板厚方向に磁化された磁化固定層と、垂直磁気異方性を有していて前記回転体の回転状態に応じて磁化方向が変化するように設けられた自由層と、前記自由層と前記磁化固定層との間に設けられた中間層とが、前記基板厚方向に積層された構成を有し、前記基板上に支持された、磁気検出素子と、
　を備えている。
　なお、出願書類中の各欄において、各要素に括弧付きの参照符号が付されている場合、かかる参照符号は、単に、同要素と後述する実施形態に記載の具体的構成との対応関係の一例を示すものである。よって、本開示は、かかる参照符号の記載によって、何ら限定されるものではない。
第一実施形態に係る回転検出装置の概略構成を示す側面図である。 第一実施形態に係る回転検出装置の概略構成を示す斜視図である。 図２に示された回転検出装置の出力特性を示すグラフである。 図２に示された回転検出装置の動作概要を説明するための図である。 図２に示された回転検出装置における基板の配置状態を変更した例を示す斜視図である。 図５に示された回転検出装置の出力特性を示すグラフである。 第二実施形態に係る回転検出装置の概略構成を示す斜視図である。 図７に示された回転検出装置の出力特性を示すグラフである。 第三実施形態に係る回転検出装置の概略構成を示す斜視図である。 第四実施形態に係る回転検出装置の概略構成を示す斜視図である。 第五実施形態に係る回転検出装置の概略構成を示す斜視図である。 図１１に示された回転検出装置の出力特性を示すグラフである。 図１１に示された回転検出装置における基板の配置状態を変更した例を示す斜視図である。 図１１に示された回転検出装置の出力特性を示すグラフである。 第六実施形態に係る回転検出装置の概略構成を示す側断面図である。 第七実施形態に係る回転検出装置の概略構成を示す側面図である。 図１６に示された回転検出装置の回路構成を示す概略図である。 第八実施形態に係る回転検出装置の概略構成を示す側面図である。 比較例に係る回転検出装置の概略構成を示す斜視図である。 図１９に示された回転検出装置の出力特性を示すグラフである。
　（実施形態）
　以下、本開示の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、一つの実施形態に対して適用可能な各種の変形例については、当該実施形態に関する一連の説明の途中に挿入されると当該実施形態の理解が妨げられるおそれがあるため、当該実施形態の説明の後にまとめて記載する。
　（第一実施形態）
　まず、図１を参照しつつ、第一実施形態に係る回転検出装置１の概略構成について説明する。なお、説明の便宜上、各図において、図示の通りに、右手系ＸＹＺ直交座標を設定する。
　図１を参照すると、回転検出装置１は、回転体Ｒの回転を検出するように構成されている。この回転検出装置１は、基板２と磁気検出素子３とを備えている。
　基板２は、平坦化された表面である主面２１を有する板状部材であって、シリコンウェハ等によって形成されている。磁気検出素子３は、基板２上に支持されている。具体的には、磁気検出素子３は、主面２１上に固定されている。
　磁気検出素子３は、下部電極層４と、磁化固定層５と、中間層６と、自由層７と、上部電極層８とを有している。具体的には、磁気検出素子３は、下部電極層４と、磁化固定層５と、中間層６と、自由層７と、上部電極層８とが、この順に基板厚方向に積層された構造を有している。「基板厚方向」とは、基板２の厚さを規定する方向であって、主面２１と直交する方向である。本実施形態においては、基板厚方向は、図中Ｚ軸方向である。すなわち、「主面」とは、板状部材における、最も広い面であって、面内方向に延びる面である。「面内方向」とは、板状部材の厚さを規定する厚さ方向と直交する、任意の方向である。本実施形態においては、面内方向は、図中ＸＹ平面内の任意の方向である。
　下部電極層４は、Ｃｕ、Ａｌ等の金属材料によって形成された導電性薄膜であって、基板２と接合されている。すなわち、下部電極層４は、基板２と磁化固定層５との間に設けられている。
　磁化固定層５は、下部電極層４と中間層６との間に設けられている。磁化固定層５は、垂直磁気異方性を有していて、基板厚方向に磁化されている。磁化固定層５は、垂直磁化膜に用いられる公知あるいは周知の材料、例えば、Ｃｏ／Ｐｔ多層膜によって形成された人工格子等によって形成されている。
　中間層６は、磁化固定層５と自由層７との間に設けられている。中間層６は、絶縁層であって、ＭｇＯ、ＡｌＯ等によって形成されている。
　自由層７は、中間層６と上部電極層８との間に設けられている。自由層７は、垂直磁気異方性を有していて、回転体Ｒの回転状態に応じて印加される外部磁界に対応して磁化方向が変化するようになっている。自由層７は、垂直磁気異方性を有する公知あるいは周知の材料、例えば、ＣｏＦｅＢ等のアモルファス合金等によって形成されている。上部電極層８は、Ｃｕ、Ａｌ等の金属材料によって形成された導電性薄膜であって、自由層７と接合されている。
　上記の通り、磁気検出素子３は、磁化固定層５および自由層７における磁化容易軸がＺ軸と平行となるように設けられている。また、本実施形態においては、磁気検出素子３は、いわゆるＴＭＲ素子であって、外部磁界による自由層７の磁化方向の変化に応じて下部電極層４と上部電極層８との間の電気抵抗が変化するように構成されている。ＴＭＲはTunnel　Magneto-Resistanceの略である。
　図２は、回転体Ｒが、主面２１と垂直な回転面を有する回転磁石である場合の、回転検出装置１の構成例を示す。すなわち、図２の構成例において、主面２１はＸＹ平面と平行であり、回転体Ｒの回転面はＸＺ平面と平行である。
　図３において、横軸θは回転体Ｒの回転角を示し、縦軸Ｃは磁気検出素子３のコンダクタンスを示す。なお、図３において、回転磁石である回転体Ｒの内部にてＳ極からＮ極に向かう有向線分の向きが、Ｚ軸正方向である状態を、θ＝０とする。また、図４は、回転角θの変化に伴う、外部磁界の変化と、自由層７における磁化方向の変化と、コンダクタンスの変化とを示す。図４において、外部磁界を白抜き矢印で示し、磁化固定層５における磁化方向を実線矢印で示し、自由層７における磁化方向を破線矢印で示す。
　図３および図４に示されているように、回転体Ｒの回転角θに応じて、磁気検出素子３すなわち自由層７に作用する外部磁界の方向が変化する。この場合、回転体Ｒの回転状態に応じて自由層７に作用する外部磁界は、回転磁界である。この外部磁界の回転面は、基板２の主面２１と垂直である。
　図１９および図２０は、比較例として、磁化固定層５と自由層７との双方が面内磁気異方性を有する場合を示す。すなわち、図１９の構成においては、磁化固定層５における磁化方向は、主面２１と平行な面内方向、具体的にはＸ軸方向である。図１９および図２０は、従来技術に相当する。
　かかる比較例においては、図２０に示されているように、コンダクタンスは、回転角θ＝０を境にして急変する。このため、比較例のような、磁化固定層５と自由層７との双方が面内磁気異方性を有する構成においては、回転体Ｒの回転角θを良好に検出することは困難である。
　これに対し、本実施形態に係る磁気検出素子３においては、図４に示されているように、自由層７における磁化方向が磁化固定層５における磁化方向と同一の場合に、コンダクタンスが最も高くなる。一方、自由層７における磁化方向が磁化固定層５における磁化方向と反平行の場合に、コンダクタンスが最も低くなる。自由層７における磁化方向が磁化固定層５における磁化方向と垂直の場合には、コンダクタンスは中間的な値となる。
　上記の通り、本実施形態に係る磁気検出素子３においては、磁化固定層５と自由層７との双方が、垂直磁気異方性を有している。このため、図３に示されているように、磁気検出素子３は、ｃｏｓθに比例した出力を発生する。したがって、回転体Ｒの回転に伴う、基板２の主面２１と垂直な方向の外部磁界の角度変化を、良好に検出することが可能となる。すなわち、回転体Ｒの回転角θを良好に検出することが可能となる。
　図５は、図２に示された状態から、Ｙ軸と平行な回転軸を中心として基板２を９０度回転させた状態を示す。すなわち、図５においては、基板２は、主面２１がＹＺ平面と平行となるように設けられている。また、磁気検出素子３は、磁化固定層５および自由層７における磁化容易軸がＸ軸と平行となるように設けられている。回転体Ｒは、図２と同様に、回転面がＸＺ平面と平行となるように設けられている。
　図５に示された状態においても、図２に示された状態と同様に、回転体Ｒの回転面、すなわち、外部磁界の回転面は、基板２の主面２１と垂直である。図６は、図５に示された構成における、θの変化に応じたコンダクタンス変化の様子を示す。
　図６に示されているように、図５に示された磁気検出素子３は、ｓｉｎθに比例した出力を発生する。すなわち、図２に示された配置状態と、図５に示された配置状態とでは、出力信号に位相差が生じること以外は、出力波形は同様である。すなわち、上記構成においては、図２に示された配置状態と図５に示された配置状態とで、同様の出力が得られる。
　また、図２に示された配置状態と図５に示された配置状態との中間状態においても、同様の出力が得られる。かかる中間状態とは、Ｙ軸と平行な回転軸を中心として、基板２をα度回転させた状態である。αは０＜α＜９０である。
　上記の通り、上記構成においては、基板２すなわち磁気検出素子３の向き、すなわち、主面２１とＸＹ平面またはＹＺ平面とのなす角度が変動しても、磁気検出素子３の出力は阻害されない。したがって、基板２すなわち磁気検出素子３の向きが、所定の状態から変動しても、回転体Ｒの回転に伴う、基板２の主面２１と垂直な方向の外部磁界の角度変化を、良好に検出することが可能となる。
　具体的には、例えば、Ｙ軸と平行な中心軸を有していて周囲にネジ山が形成されたハウジングに、基板２が収容された構成が採用される場合があり得る。この場合、ハウジングとネジ孔との螺合状態を調整することで、回転体Ｒと磁気検出素子３との、Ｙ軸方向の位置決めが実施され得る。すると、この場合、上記の位置決めがなされた状態において、製造時の不可避な加工交差等により、主面２１がＸＹ平面またはＹＺ平面と完全には平行とはならず、ＸＹ平面またはＹＺ平面に対して傾斜することがあり得る。
　しかしながら、上記構成においては、基板２のＹ軸を中心とした回転状態の変動によっては、磁気検出素子３の出力は阻害されない。すなわち、基板２の主面２１と回転体Ｒの回転面とのなす角度が変動しても、磁気検出素子３は、回転体Ｒの回転に応じた出力を良好に発生することができる。したがって、上記構成によれば、回転検出装置１の配置自由度が向上する。また、基板２の向きの誤差による出力の影響が、良好に抑制され得る。
　（第二実施形態）
　以下の第二実施形態の説明においては、上記の第一実施形態と異なる部分についてのみ説明する。また、第一実施形態と第二実施形態とにおいて、互いに同一または均等である部分には、同一符号が付されている。したがって、以下の第二実施形態の説明において、第一実施形態と同一の符号を有する構成要素に関しては、技術的矛盾または特段の追加説明なき限り、第一実施形態における説明が適宜援用され得る。後述する第三実施形態以降についても同様である。
　図７に示されているように、回転体Ｒは、外周部に着磁された着磁ロータであってもよい。かかる回転体Ｒは、ＸＹ平面と平行な回転面内に含まれる円周に沿った外周部を有している。かかる外周部は、上記の円周に沿って、Ｎ極とＳ極とに交互に着磁されている。図７において、外部磁界を白抜き矢印で示し、磁化固定層５における磁化方向を実線矢印で示し、自由層７における磁化方向とその変化の様子とを破線矢印で示す。図９以降についても同様である。
　図７の例では、基板２は、主面２１がＸＺ平面と平行となるように設けられている。すなわち、磁気検出素子３は、磁化固定層５および自由層７における磁化容易軸がＹ軸と平行となるように設けられている。図７に示された状態においても、回転体Ｒの回転面は、基板２の主面２１と垂直である。また、外部磁界の回転面は、基板２の主面２１と垂直である。
　図８は、図７に示されている磁気検出素子３の出力を示す。本実施形態の構成においては、Ｎ極が磁気検出素子３と対向する状態と、Ｓ極が磁気検出素子３と対向する状態とで、自由層７における磁化方向が変化する。このため、自由層７における磁化方向は、回転体Ｒの回転に伴って、磁化固定層５における磁化方向と平行な基準状態を中心として、ＸＹ平面内にて振子状に揺動する。
　かかる構成においては、回転体Ｒの外周部に設けられたＮ極とＳ極とが交互に磁気検出素子３と対向することで、正弦波状の出力が発生する。したがって、かかる構成によれば、自由層７の磁化が３６０度回転しなくても、回転体Ｒの回転を良好に検出することが可能となる。
　（第三実施形態）
　回転体Ｒの回転面は、基板２の主面２１と垂直ではなくてもよい。具体的には、例えば、回転体Ｒの回転面は、基板２の主面２１と平行であってもよい。
　図９は、かかる構成を、上記の第二実施形態に適用した場合を示す。すなわち、図９に示された構成においては、回転体Ｒは、主面２１と平行な回転面内に含まれる円周に沿った外周部を有している。かかる外周部は、上記の円周に沿って、Ｎ極とＳ極とに交互に着磁されている。具体的には、回転体Ｒの外周部には、Ｎ極とＳ極とが交互に埋め込まれている。
　図９の例では、基板２は、主面２１がＸＺ平面と平行となるように設けられている。また、磁気検出素子３は、磁化固定層５および自由層７における磁化容易軸がＹ軸と平行となるように設けられている。さらに、回転体Ｒは、ＸＺ平面と平行な回転面を有している。すなわち、回転体Ｒの回転状態に応じて磁気検出素子３に作用する外部磁界は、ＸＺ平面と平行な回転面を有する回転磁界である。かかる外部磁界の回転面は、基板２の主面２１と垂直である。
　かかる構成においても、図７の例と同様に、自由層７における磁化方向は、回転体Ｒの回転に伴って、磁化固定層５における磁化方向と平行な基準状態を中心として、ＸＹ平面内にて振子状に揺動する。このため、回転体Ｒの外周部に設けられたＮ極とＳ極とが交互に磁気検出素子３と対向することで、図８に示されているような正弦波状の出力が発生する。したがって、かかる構成によれば、自由層７の磁化が３６０度回転しなくても、回転体Ｒの回転を良好に検出することが可能となる。
　（第四実施形態）
　回転体Ｒは、回転磁石に限定されない。具体的には、回転体Ｒは、図１０に示されているように、鉄等の磁性体材料によって形成された、歯車状のロータであってもよい。
　図１０の例では、歯車状のロータである回転体Ｒは、回転面がＸＹ平面と平行となるように設けられている。すなわち、回転体Ｒは、ＸＹ平面と平行な回転面内に含まれる円周に沿った外周部を有している。かかる外周部には、上記の円周に沿って、複数の歯部Ｒ１が形成されている。円周方向について隣接する歯部Ｒ１の間には、非歯部Ｒ２が形成されている。
　この場合、回転検出装置１は、図１０に示されているように、バイアス磁石９０を備えていてもよい。バイアス磁石９０は、基板２および磁気検出素子３を挟んで回転体Ｒと対向することで、回転体Ｒに向けてバイアス磁界を発生するように設けられている。すなわち、基板２および磁気検出素子３は、回転体Ｒとバイアス磁石９０との間に設けられている。具体的には、本実施形態においては、バイアス磁石９０は、Ｓ極が基板２側を向く一方でＮ極が基板２とは反対側を向くように配置されている。
　また、図１０の例では、回転検出装置１は、基板２の主面２１がＸＺ平面と平行となるように設けられている。すなわち、回転体Ｒの回転面は、基板２の主面２１と垂直である。また、磁気検出素子３は、磁化固定層５および自由層７における磁化容易軸がＹ軸と平行となるように設けられている。
　かかる構成においては、歯部Ｒ１が磁気検出素子３と対向する状態と、非歯部Ｒ２が磁気検出素子３と対向する状態とで、自由層７における磁化方向が変化する。このため、自由層７における磁化方向は、回転体Ｒの回転に伴って、磁化固定層５における磁化方向と平行な基準状態を中心として、ＸＹ平面内にて振子状に揺動する。すなわち、外部磁界の回転面は、基板２の主面２１と垂直である。
　かかる構成においても、歯部Ｒ１と非歯部Ｒ２とが交互に磁気検出素子３と対向することで、正弦波状の出力が発生する。したがって、かかる構成によれば、回転体Ｒの回転を良好に検出することが可能となる。
　（第五実施形態）
　図１１は、図１０に示された状態から、Ｚ軸と平行な回転軸を中心として基板２を９０度回転させた状態を示す。なお、図１１においては、図１０に示されていたバイアス磁石９０の図示は省略されている。図１２は、図１１に示された構成における、歯車状のロータである回転体Ｒの回転状態に応じたコンダクタンス変化の様子を示す。
　図１１の例では、歯車状のロータである回転体Ｒは、回転面がＸＹ平面と平行となるように設けられている。また、基板２は、主面２１がＹＺ平面と平行となるように設けられている。すなわち、回転体Ｒの回転面は、基板２の主面２１と垂直である。また、外部磁界の回転面は、基板２の主面２１と垂直である。磁気検出素子３は、磁化固定層５および自由層７における磁化容易軸がＸ軸と平行となるように設けられている。
　図１３は、図１１に示された状態から、Ｙ軸と平行な回転軸を中心として基板２を９０度回転させた状態を示す。図１４は、図１３に示された構成における、歯車状のロータである回転体Ｒの回転状態に応じたコンダクタンス変化の様子を示す。
　具体的には、図１３においては、歯車状のロータである回転体Ｒは、回転面がＸＹ平面と平行となるように設けられている。また、基板２は、主面２１がＸＹ平面と平行となるように設けられている。すなわち、回転体Ｒの回転面は、基板２の主面２１と平行である。また、外部磁界の回転面は、基板２の主面２１と垂直である。磁気検出素子３は、磁化固定層５および自由層７における磁化容易軸がＺ軸と平行となるように設けられている。
　上記構成においては、図１１に示された配置状態と図１３に示された配置状態とで、振幅は異なるものの、回転体Ｒの回転状態に応じたコンダクタンス変化の波形は同様となる。すなわち、図１１に示された配置状態と図１３に示された配置状態とで、ピークの大きさは異なるものの、同様の出力変化態様が得られる。よって、基板２の主面２１と回転体Ｒの回転面とのなす角度が変動しても、磁気検出素子３は、回転体Ｒの回転に応じた出力を良好に発生することができる。したがって、上記構成によれば、回転検出装置１の配置自由度が向上する。また、基板２の向きの誤差による出力の影響が、良好に抑制され得る。
　（第六実施形態）
　図１５は、回転検出装置１がエンジン１００の回転角を検出する例を示す。すなわち、回転検出装置１は、歯車状のロータである回転体Ｒと対向するように、エンジンハウジング１０１に装着されている。具体的には、回転検出装置１は、エンジンハウジング１０１に設けられた貫通孔であるセンサ固定孔１０２に装着されることで、エンジン１００の回転角を検出するように構成されている。
　センサ固定孔１０２は、軸方向における少なくとも一部に雌ネジ部を有する丸孔として形成されている。回転検出装置１は、センサハウジング１０３を備えている。センサハウジング１０３は、センサ固定孔１０２に収容可能な略円柱状に形成されている。センサハウジング１０３の外周面には、センサ固定孔１０２に設けられた雌ネジ部と螺合する雄ネジ部が設けられている。
　センサハウジング１０３の内側には、磁気検出素子３を支持する基板２が収容されている。基板２および磁気検出素子３と、回転体Ｒとの配置関係は、上記の第一～第五実施形態のうちのいずれかと同様である。
　かかる構成においては、センサ固定孔１０２とセンサハウジング１０３との螺合状態に応じて、基板２の主面２１と回転体Ｒの回転面との角度が変動し得る。しかしながら、上記の通り、基板２の主面２１と回転体Ｒの回転面とのなす角度が変動しても、磁気検出素子３は、回転体Ｒの回転に応じた出力を良好に発生することができる。したがって、上記構成によれば、回転検出装置１の配置自由度が向上する。また、基板２の向きの誤差による出力の影響が、良好に抑制され得る。
　（第七実施形態）
　図１６に示されているように、回転検出装置１は、磁化固定層５における磁化方向が相互に反平行となる複数の磁気検出素子３を備えていてもよい。
　具体的には、図１６においては、２個の磁気検出素子３、すなわち、第一磁気検出素子３０１および第二磁気検出素子３０２が設けられている。この場合、図１７に示されているように、第一磁気検出素子３０１と第二磁気検出素子３０２とは、ハーフブリッジ回路を構成するようにブリッジ接続されている。
　かかる構成においては、第一磁気検出素子３０１と第二磁気検出素子３０２との間の中点電位ＶＤに基づいて、回転体Ｒの回転が検出される。かかる構成によれば、第一磁気検出素子３０１および第二磁気検出素子３０２における温度依存性が互いに打ち消されることで、検出特性が安定化され得る。
　（第八実施形態）
　図１８に示されているように、回転検出装置１は、第一磁気検出素子３０１に加えて、追加磁気検出素子３０３を備えていてもよい。追加磁気検出素子３０３においては、磁化固定層５は、面内方向、例えば、Ｘ軸方向に磁化されている。また、追加磁気検出素子３０３においては、自由層７は、面内方向、例えば、Ｘ軸方向の磁化容易軸を有している。すなわち、追加磁気検出素子３０３においては、磁化固定層５および自由層７は、面内磁気異方性を有している。
　かかる構成によれば、垂直磁気異方性の第一磁気検出素子３０１と、面内磁気異方性の追加磁気検出素子３０３とを用いて、回転体Ｒの回転が検出される。したがって、回転体Ｒの回転に伴う外部磁界とは異なる外乱の影響を、良好に除去することが可能となる。あるいは、回転体Ｒの回転軸が複数であっても、良好な回転検出が可能となる。
　（変形例）
　本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。故に、上記実施形態に対しては、適宜変更が可能である。以下、代表的な変形例について説明する。以下の変形例の説明においては、上記実施形態と異なる部分についてのみ説明する。また、上記実施形態と変形例とにおいて、互いに同一または均等である部分には、同一符号が付されている。したがって、以下の変形例の説明において、上記実施形態と同一の符号を有する構成要素に関しては、技術的矛盾または特段の追加説明なき限り、上記実施形態における説明が適宜援用され得る。
　本開示は、上記実施形態にて示された具体的な装置構成に限定されない。例えば、基板２における主面２１側には、ＳｉＯ２等による下地層が形成されていてもよい。すなわち、主面２１は、かかる下地層の表面であってもよい。
　磁気検出素子３は、いわゆるＧＭＲ素子であってもよい。ＧＭＲはGiant　Magneto　Resistanceの略である。すなわち、中間層６は、Ｃｕ、Ａｇ等によって形成された非強磁性層であってもよい。
　磁気検出素子３は、下部電極層４と、磁化固定層５と、中間層６と、自由層７と、上部電極層８との積層構造に限定されない。すなわち、例えば、上部電極層８に代えて、あるいはこれに加えて、Ｔａ、Ｒｕ等によって形成された保護層が設けられ得る。
　複数の磁気検出素子３が設けられる場合の、磁気検出素子３の個数は、２個に限定されない。すなわち、例えば、４個の磁気検出素子３が設けられていてもよい。この場合、複数の磁気検出素子３は、フルブリッジ回路を構成するようにブリッジ接続されている。
　上記実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に本開示が限定されることはない。同様に、構成要素等の形状、方向、位置関係等が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に特定の形状、方向、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、方向、位置関係等に本開示が限定されることはない。各部を構成する材料についても、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の材料に限定される場合等を除き、特段の限定はない。
　変形例も、上記の例示に限定されない。また、複数の実施形態が、互いに組み合わされ得る。同様に、複数の変形例が、互いに組み合わされ得る。さらに、複数の実施形態のうちの少なくとも１つと、複数の変形例のうちの少なくとも１つとが、互いに組み合わされ得る。

Claims (8)

  1. 　回転体（Ｒ）の回転を検出するように構成された、回転検出装置（１）であって、
    　主面（２１）を有する基板（２）と、
    　垂直磁気異方性を有していて前記主面と直交する基板厚方向に磁化された磁化固定層（５）と、垂直磁気異方性を有していて前記回転体の回転状態に応じて磁化方向が変化するように設けられた自由層（７）と、前記自由層と前記磁化固定層との間に設けられた中間層（６）とが、前記基板厚方向に積層された構成を有し、前記基板上に支持された、磁気検出素子（３）と、
    　を備えた回転検出装置。
  2. 　前記回転体の回転状態に応じて前記自由層に作用する外部磁界は回転磁界であり、
    　前記基板の前記主面が、前記外部磁界の回転面と垂直となるように構成された、
    　請求項１に記載の回転検出装置。
  3. 　前記基板の前記主面が、前記回転体の回転面と平行となるように構成された、
    　請求項１または２に記載の回転検出装置。
  4. 　前記基板の前記主面が、前記回転体の回転面と垂直となるように構成された、
    　請求項１または２に記載の回転検出装置。
  5. 　前記基板および前記磁気検出素子を挟んで前記回転体と対向することで、前記回転体に向けてバイアス磁界を発生するように設けられた、バイアス磁石（９０）をさらに備えた、
    　請求項１～４のいずれか１つに記載の回転検出装置。
  6. 　前記磁化固定層における磁化方向が相互に反平行となる複数の前記磁気検出素子（３０１，３０２）がブリッジ接続された、
    　請求項１～５のいずれか１つに記載の回転検出装置。
  7. 　前記磁気検出素子は、ＴＭＲ素子である、
    　請求項１～６のいずれか１つに記載の回転検出装置。
  8. 　エンジンハウジング（１０１）に設けられた貫通孔であるセンサ固定孔（１０２）に装着されることで、エンジン（１００）の回転角を検出するように構成された、
    　請求項１～７のいずれか１つに記載の回転検出装置。
PCT/JP2019/017026 2018-05-07 2019-04-22 回転検出装置 WO2019216179A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018089232A JP2019196916A (ja) 2018-05-07 2018-05-07 回転検出装置
JP2018-089232 2018-05-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019216179A1 true WO2019216179A1 (ja) 2019-11-14

Family

ID=68467485

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/017026 WO2019216179A1 (ja) 2018-05-07 2019-04-22 回転検出装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2019196916A (ja)
WO (1) WO2019216179A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005300246A (ja) * 2004-04-08 2005-10-27 Tdk Corp 移動体検出装置
JP2010066026A (ja) * 2008-09-08 2010-03-25 Denso Corp 回転検出装置の搭載方法
JP2011033387A (ja) * 2009-07-30 2011-02-17 Alps Electric Co Ltd 角度検出センサ
US20130037892A1 (en) * 2011-08-10 2013-02-14 Ji Ho Park Semicondcutor device and method for fabricating the same
JP2013108923A (ja) * 2011-11-24 2013-06-06 Tdk Corp 三次元磁界センサおよびその製造方法
JP2015135312A (ja) * 2014-01-20 2015-07-27 Tdk株式会社 回転磁界センサおよびそれを用いた角度決定方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005300246A (ja) * 2004-04-08 2005-10-27 Tdk Corp 移動体検出装置
JP2010066026A (ja) * 2008-09-08 2010-03-25 Denso Corp 回転検出装置の搭載方法
JP2011033387A (ja) * 2009-07-30 2011-02-17 Alps Electric Co Ltd 角度検出センサ
US20130037892A1 (en) * 2011-08-10 2013-02-14 Ji Ho Park Semicondcutor device and method for fabricating the same
JP2013108923A (ja) * 2011-11-24 2013-06-06 Tdk Corp 三次元磁界センサおよびその製造方法
JP2015135312A (ja) * 2014-01-20 2015-07-27 Tdk株式会社 回転磁界センサおよびそれを用いた角度決定方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019196916A (ja) 2019-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3848670B1 (ja) 回転角度検出装置
JP5062450B2 (ja) 回転磁界センサ
JP5500785B2 (ja) 磁気センサ
JP5062449B2 (ja) 回転磁界センサ
JP4319153B2 (ja) 磁気センサ
US8587295B2 (en) Angle detection apparatus and position detection apparatus
JP4900835B2 (ja) 角度検出装置、バルブ装置および非接触式ボリューム
JP5801566B2 (ja) 回転角度検出装置
JP2011038855A (ja) 磁気センサ
JP2005326291A (ja) 回転角度検出装置
JP5128120B2 (ja) 回転センサ
JP2013174605A (ja) ブラシレスモータ
US9400194B2 (en) Magnetic detection device and on-vehicle rotation detection device equipped with the same
JP2011158488A (ja) 磁気センサ
JP6460372B2 (ja) 磁気センサ及びその製造方法、並びにそれを用いた計測機器
JP4947250B2 (ja) 角度検出装置
JP2008151629A (ja) 回転センサ
JP2008102076A (ja) 磁気ロータ及び回転角度検出装置
JP2007078534A (ja) 磁気式エンコーダ装置
JP2013002835A (ja) 回転角度検出装置
JP6455314B2 (ja) 回転検出装置
WO2019216179A1 (ja) 回転検出装置
JP7114315B2 (ja) エンコーダ
JP2009014544A (ja) 角度センサ
JP5394289B2 (ja) 磁気検出装置及び磁気エンコーダ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19800532

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19800532

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1