DE102011104009A1

DE102011104009A1 - Magnetische Positionsdetektionsvorrichtung

Info

Publication number: DE102011104009A1
Application number: DE102011104009A
Authority: DE
Inventors: Yuji Kawano; Hiroshi Kobayashi; Kazuyasu Nishikawa; Taisuke Furukawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2012-05-24
Anticipated expiration: 2031-06-11
Also published as: JP5215370B2; CN102478405A; CN102478405B; DE102011104009B4; US20120126797A1; JP2012112703A; US9091565B2

Abstract

Eine magnetische Positionsdetektionsvorrichtung enthält ein Substrat, einen Magneten, eine Brückenschaltung mit einem ersten bis vierten elektromagnetischen Umwandlungselement, die auf dem Substrat ausgebildet sind, und eine Detektionsschaltung. Eine Substratoberfläche liegt im Wesentlichen senkrecht zu einer Magnetisierungsrichtung des Magneten. Das zweite und dritte magnetoelektrische Umwandlungselement ist, entlang der Magnetisierungsrichtung des Magneten gesehen, so angeordnet, dass es auf oder in der Nähe von einer geraden Linie angeordnet ist, die durch einen Mittelpunkt eines Magnetpols des Magneten verläuft, und parallel zu einer geraden Linie, die senkrecht zu sowohl der Magnetisierungsrichtung des Magneten als auch dem magnetischen mobilen Objekt verläuft. Das erste und vierte magnetoelektrische Umwandlungselement ist so angeordnet, dass, wenn es dem magnetischen mobilen Objekt nicht gegenüberliegt, eine Komponente eines darauf anzulegenden Magnetfeldes eines Substrats im Wesentlichen dieselbe wie diejenige eines Magnetfelds ist, das auf das zweite und dritte magnetoelektrische Umwandlungselement anzulegen ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine magnetische Positionsdetektionsvorrichtung, die eine Bewegung eines magnetischen mobilen Objekts magnetisch detektiert.
STAND DER TECHNIK
Es gibt eine Detektionsvorrichtung, die aus einem magnetoelektrischen Umwandlungselement und einem Magneten gebildet ist, um eine Bewegung eines magnetischen mobilen Objekts magnetisch zu detektieren. Unter dem magnetoelektrischen Umwandlungselement, auf das hierin Bezug genommen wird, wird ein Element verstanden, dessen elektrischer Widerstandswert mit einem Magnetfeld variiert, das auf es angewendet wird, wie zum Beispiel ein MR(Magnet-Resistenz)-Element. Weil ein Magnetfeld, das durch den Magneten auf das magnetoelektrische Umwandlungselement anzulegen ist, in Verbindung mit einer Bewegung des magnetischen mobilen Objekts, das gegenüber dem Magneten liegt, variiert, kann die Bewegung des magnetisch mobilen Objekts als eine Varianz des elektrischen Widerstandswerts detektiert werden.
Beispielsweise ist eine magnetische Positionsdetektionsvorrichtung, die im Japanischen Patent Nr. 3682052 (Patentdokument 1) offenbart wird, wie sie in 19 gezeigt ist, dazu vorgesehen, von einem magnetischen mobilen Objekt 500 oberhalb einer ebenen Oberfläche des magnetischen mobilen Objekts 500 beabstandet zu sein, auf dessen Umfang ein radial vorstehender Zahnabschnitt existiert und das in einer Umfangsrichtung rotiert. Die magnetische Positionsdetektionsvorrichtung weist einen Verarbeitungsschaltungsabschnitt 502 mit einer Brückenschaltung, die aus einem ersten und zweiten magnetoelektrischen Umwandlungselement 501a und 501b gebildet ist, einen Magneten 503, der auf das erste und zweite magnetoelektrische Umwandlungselement 501a und 501b ein Magnetfeld in einer Richtung einer Rotationsachsenlinie 504 des magnetischen mobilen Objekts 500 anlegt, und eine Flussführung 505 auf. Entlang der Richtung der Rotationsachsenlinie 504 gesehen ist das zweite magnetoelektrische Umwandlungselement 501b im Wesentlichen auf einer Mittellinie in Bezug auf eine umfangsseitige Breite des Magneten 503 angeordnet, während das erste magnetoelektrische Umwandlungselement 501a in Richtung des magnetischen mobilen Objekts 500 in Bezug auf das zweite magnetoelektrische Umwandlungselement 501b verschoben ist. Wegen dieser Ausgestaltung wird eine unterschiedliche Ausgabe von den Ausgaben des ersten und zweiten magnetoelektrischen Umwandlungselements 501a und 501b erhalten.
Ferner ist die Flussführung 505, die aus einem magnetischen Material gemacht ist, zwischen dem Verarbeitungsschaltungsabschnitt 502 und dem Magneten 503 vorgesehen, um eine Dispersion eines magnetischen Flusses zu verhindern. Die Flussführung 505 hat ein Paar Vorsprünge, die einander mit einem Abstand in der Umfangsrichtung des magnetischen mobilen Objekts 500 gegenüberliegen. Das zweite magnetoelektrische Umwandlungselement 501b ist im Wesentlichen auf einer Mittellinie zwischen einem Paar der Vorsprünge angeordnet. Das erste magnetoelektrische Umwandlungselement 501a ist an der Seite eines der Vorsprünge angeordnet.

Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 3682052

Gemäß der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung im Stand der Technik, die in Patentdokument 1 offenbart ist, ist die Brückenschaltung aus dem ersten und zweiten magnetoelektrischen Umwandlungselement 501a und 501b gebildet, und das erste und zweite magnetoelektrische Umwandlungselement 501a und 502a sind in einem Abstand N angeordnet, wie in 20A und 20B gezeigt ist. Folglich gibt es einen Unterschied zwischen Zeiten, zu denen das erste und zweite magnetoelektrische Umwandlungselement 501a und 501b einem Zahnabschnitt oder einem Spaltabschnitt des magnetischen mobilen Objekts 500 in Verbindung mit einer Bewegung des magnetischen mobilen Objekts 500 gegenüberliegen. Dieser Zeitunterschied führt zu einer Phasendifferenz in einer Varianz der elektrischen Widerstandswerte der jeweiligen magnetoelektrischen Umwandlungselemente 501a und 501b. Daher variiert eine unterschiedliche Ausgabe der Brückenschaltung abrupter als in einem Fall, in dem die Brückenschaltung aus einem einzigen magnetoelektrischen Umwandlungselement gebildet ist (das andere ist ein Widerstand aus nicht-magnetischem Metall). Die räumliche Auflösung kann damit verbessert werden.
In einem Fall, in dem die Brückenschaltung aus mehreren magnetoelektrischen Umwandlungselementen gebildet ist, wenn die elektrischen Widerstandswerte der jeweiligen magnetoelektrischen Umwandlungselemente ungleich sind, d. h. in einem Fall, in dem die Detektionsgenauigkeiten für ein Magnetfeld der jeweiligen magnetoelektrischen Umwandlungselemente und ein hierauf anzuwendendes Magnetfeld nicht gleich sind, erscheinen zufällig solche Unterschiede als eine Differenzialausgabe der Brückenschaltung.
Beispielsweise variiert die Genauigkeit in einem Fall, in dem magnetoelektrische Umwandlungselemente eine magnetische Anisotropie haben, mit einer Veränderung eines Winkels, unter dem das Magnetfeld auf die magnetoelektrischen Umwandlungselemente angelegt wird. Selbst wenn die magnetische Positionsdetektionsvorrichtung alleine vorliegt und einem magnetischen mobilen Objekt nicht gegenüberliegt, unterscheiden sich die Genauigkeiten der jeweiligen magnetoelektrischen Umwandlungselemente wegen eines Unterschieds des Winkels, in dem das Magnetfeld durch den Magneten auf die jeweiligen magnetoelektrischen Umwandlungselemente angelegt wird. Wenn die magnetische Anisotropie in Abhängigkeit der Leistung der magnetoelektrischen Umwandlungselemente variiert, wird eine solche Varianz der magnetischen Anisotropie durch eine Differenzialausgabe der Brückenschaltung wiedergegeben, die aus mehreren der magnetoelektrischen Umwandlungselemente gebildet ist, wodurch eine Varianz der Differenzialausgabe erzeugt wird.
In einem Fall, in dem eine magnetische Positionsdetektionsvorrichtung mit einer Brückenschaltung hergestellt wird, die aus mehreren magnetoelektrischen Umwandlungselementen gebildet ist, wie im obigen Patentdokument 1, variiert eine magnetische Charakteristik (Sensitivität) der magnetoelektrischen Umwandlungselemente und eine kombinierte Position der magnetoelektrischen Umwandlungselemente und des Magneten (ein Magnetfeld, das auf die jeweiligen magnetoelektrischen Umwandlungselemente angelegt wird) variieren von Vorrichtung zu Vorrichtung in der Herstellung. Folglich erhöht eine Varianz der Sensitivität zusammen mit einer Varianz des Magnetfelds eine Varianz der Differenzialausgabe der Brückenschaltung im Vergleich mit Fällen, in denen die Brückenschaltung aus einem Widerstand aus nicht-magnetischem Metall gebildet ist oder in denen die Brückenschaltung aus einem einzigen magnetoelektrischen Umwandlungselement und einem Widerstand aus nicht-magnetischem Metall gebildet ist. Die Herstellungsvarianzen können genau kontrolliert werden oder Einstellungen können während der Herstellung als Gegenmaßnahmen durchgeführt werden. Jede Gegenmaßnahme macht die Herstellung jedoch schwierig und erhöht ferner die Herstellungskosten.
In einem Fall, in dem Sensitivitäten unter den mehreren magnetoelektrischen Umwandlungselementen, die die Brückenschaltung wie oben beschrieben bilden, voneinander abweichen, entsteht ein Unterschied der Sensitivität auch für Temperaturen. Weil eine Temperaturcharakteristik einer Differenzialausgabe der Brückenschaltung groß ist, variiert die Temperaturcharakteristik beachtlich.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt daher eine Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige magnetische Positionsdetektionsvorrichtung bereitzustellen, indem eine Varianz eines Signals reduziert wird und dadurch die Herstellung erleichtert wird, und ferner die Charakteristika der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung zu verbessern.
Eine magnetische Positionsdetektionsvorrichtung gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein Substrat, einen Magneten, eine Brückenschaltung und eine Detektionsschaltung auf. Die Brückenschaltung enthält ein erstes und zweites magnetoelektrisches Umwandlungselement. Das erste und zweite magnetoelektrische Umwandlungselement sind auf dem Substrat vorgesehen und elektrische Widerstandswerte hiervon variieren mit einer Varianz eines Magnetfelds in Verbindung mit einer Bewegung eines magnetischen mobilen Objekts. Die Detektionsschaltung detektiert eine Bewegung des magnetischen mobilen Objekts auf der Grundlage einer Differenzialausgabe der Brückenschaltung. Das zweite magnetoelektrische Umwandlungselement ist, wenn es entlang einer Magnetisierungsrichtung des Magneten gesehen wird, auf oder in einer Nähe einer ersten geraden Linie angeordnet, die durch einen Mittelpunkt eines Magnetpols des Magneten und parallel zu einer geraden Linie senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung des Magneten und auch senkrecht zu einer Bewegungsrichtung des magnetischen mobilen Objekts verläuft. Das erste magnetoelektrische Umwandlungselement ist auf eine solche Weise angeordnet, dass, wenn es dem magnetischen mobilen Objekt nicht gegenüberliegt, eine Komponente eines Magnetfelds, das darauf anzulegen ist, in einem Substrat im Wesentlichen dieselbe ist wie eine Komponente eines Magnetfelds, das auf das zweite magnetoelektrische Umwandlungselement angelegt ist, in einem Substrat.
Wenn die magnetische Positionsdetektionsvorrichtung alleine vorliegt und dem magnetischen mobilen Objekt nicht gegenüberliegt, sind gemäß der obigen Ausgestaltung elektrische Widerstandswerte der Brückenschaltung, die aus dem ersten und zweiten magnetoelektrischen Umwandlungselement gebildet ist, wegen der Anordnung des ersten und zweiten magnetoelektrischen Umwandlungselements im Gleichgewicht. Es wird daher möglich, eine Varianz eines Ausgabesignals der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung als Antwort auf eine Herstellungsvarianz, wie eine Varianz magnetischer Charakteristika der magnetoelektrischen Umwandlungselemente und eine Varianz kombinierter Positionen der magnetoelektrischen Umwandlungselemente und des Magneten, im Vergleich mit dem Stand der Technik zu unterdrücken. Die magnetische Positionsdetektionsvorrichtung kann deshalb schneller und preiswerter hergestellt werden. Ferner wird es möglich, eine Charakteristik in Bezug auf Sensitivitäten der magnetoelektrischen Umwandlungselemente zu verbessern, wie insbesondere eine Temperaturcharakteristik einer Differenzialausgabe der Brückenschaltung.
Die vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Detailbeschreibung der vorliegenden Erfindung deutlicher hervorgehen, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verstanden wird.
KURZE FIGURENBESCHREIBUNG
1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine magnetische Positionsdetektionsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2A und 2B sind Draufsichten der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung aus 1, wobei 2A Orte eines Substrats und eines Magneten zeigt und 2B in Vergrößerung Orte eines ersten bis vierten magnetoelektrischen Umwandlungselements beispielhaft zeigt;
3A und 3B sind Schaltbilder der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung aus 1, wobei 3A eine Brückenschaltung und eine Detektionsschaltung zeigt und 3B ein Beispiel der Detektionsschaltung zeigt;
4(a) bis 4(c) sind im Hinblick auf ein magnetisches mobiles Objekt als Bezugnahme Betriebswellenformdiagramme der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung aus 1 als Antwort auf eine Bewegung des magnetischen mobilen Objekts, wobei 4(a) Varianzen elektrischer Widerstandswerte der ersten bis vierten magnetoelektrischen Umwandlungselemente zeigt, 4(b) eine Varianz einer Ausgabespannung eines Differenzialverstärkerschaltkreises zeigt und 4(c) eine Varianz einer Ausgabespannung der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung zeigt;
5A und 5B sind Draufsichten einer magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung als ein Vergleichsbeispiel der ersten Ausführungsform, wobei 5A Orte eines Substrats und eines Magneten zeigt und 5B in Vergrößerung Orte eines ersten bis vierten magnetoelektrischen Umwandlungselements beispielhaft zeigt;
6(a) und 6(b) sind im Hinblick auf ein magnetisches mobiles Objekt als Bezugnahme Betriebswellenformdiagramme der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung der 5A und 5B als Folge auf eine Bewegung des magnetischen mobilen Objekts, wobei 6(a) Varianzen elektrischer Widerstandswerte des ersten bis vierten magnetoelektrischen Umwandlungselements zeigt und 6(b) eine Varianz einer Ausgabespannung einer Differenzialverstärkerschaltung zeigt;
7(a) und 7(b) sind, im Hinblick auf ein magnetisches mobiles Objekt und ein Diagramm, das eine Spannung eines Signals zur Bezugnahme zeigt, charakteristische Vergleichsdiagramme der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtungen der ersten Ausführungsform und des Vergleichsbeispiels der ersten Ausführungsform, wenn sie einem Spaltabschnitt des magnetischen mobilen Objekts gegenüberliegen, wobei 7(a) eine Varianz der Ausgabespannung der Differenzialverstärkerschaltung zeigt und 7(b) eine Varianz einer Temperaturcharakteristik der Ausgabespannung der Differenzialverstärkerschaltung zeigt;
8A bis 8C zeigen eine magnetische Positionsdetektionsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei 8A eine Draufsicht ist, die Orte eines Substrats, eines Magneten und eines Flussleiters zeigt, wobei 8B eine Draufsicht ist, die in Vergrößerung Orte eines ersten bis vierten magnetoelektrischen Umwandlungselements beispielhaft zeigt, und wobei 8C eine Seitenansicht ist, die Orte des Substrats, des Magneten und des Flussleiters beispielhaft zeigt;
9A und 9B sind Diagramme magnetischer Feldverteilung auf der Substratoberfläche der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtungen der Erfindung, wobei 9A eine Magnetfeldverteilung in der zweiten Ausführungsform zeigt und wobei 9B eine Magnetfeldverteilung in der ersten Ausführungsform zeigt;
10(a) und 10(b) sind, im Hinblick auf ein magnetisches mobiles Objekt zur Bezugnahme, Betriebswellenformdiagramme der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung der 8A bis 8C als Antwort auf eine Bewegung des magnetischen mobilen Objekts, wobei 10(a) Varianzen elektrischer Widerstandswerte eines ersten bis vierten magnetoelektrischen Umwandlungselements zeigt und 10(b) Varianzen von Ausgabespannungen der Differenzialverstärkerschaltungen zeigt;
11 ist eine perspektivische Ansicht einer magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
12 ist eine Seitenansicht, die Orte eines Substrats, eines Magneten und eines Flussleiters der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung der 11 beispielhaft zeigt;
13 ist eine Konzeptansicht, die dazu verwendet wird, einen Vorteil des Flussleiters der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung der 11 zu beschreiben;
14(a) und 14(b) sind, im Hinblick auf ein magnetisches mobiles Objekt und ein Diagramm, das eine Spannung eines Signals zeigt, zur Bezugnahme, charakteristische Vergleichsdiagramme der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtungen der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform, wenn sie einem Spaltabschnitt des magnetischen mobilen Objekts gegenüberliegen, wobei 14(a) eine Varianz einer Ausgabespannung einer Differenzialverstärkerschaltung zeigt und 14(b) eine Varianz einer Temperaturcharakteristik der Ausgabespannung der Differenzialverstärkerschaltung zeigt;
15A und 15B sind Draufsichten einer magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung, wobei 15A Orte eines Substrats, eines Magneten und eines Flussleiters zeigt und 15C in Vergrößerung Orte eines ersten bis vierten magnetoelektrischen Umwandlungselements beispielhaft zeigt;
16A und 16B sind Schaltbilder der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung der 15A und 15B, wobei 16A eine Brückenschaltung und eine Detektionsschaltung zeigt und 16B ein Beispiel der Detektionsschaltung zeigt;
17 ist eine perspektivische Ansicht einer magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
18 ist eine Seitenansicht, die Orte eines Substrats, eines Magneten und eines Flussleiters der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung der 17 beispielhaft zeigt;
19 ist eine perspektivische Ansicht einer magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung aus dem Stand der Technik; und
20A und 20B sind Draufsichten der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung der 19, wobei 20A Orte eines Substrats, eines Magneten und eines Flussleiters zeigt und 20B in Vergrößerung Orte eines ersten und zweiten magnetoelektrischen Umwandlungselements beispielhaft zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Hiernach werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen detailliert beschrieben.
Erste Ausführungsform
1 zeigt ein Beispiel, in dem eine magnetische Positionsdetektionsvorrichtung 80 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung relativ zu einem magnetischen mobilen Objekt 100 angeordnet ist.
Das magnetische mobile Objekt 100 ist ein im Wesentlichen scheibenförmiges magnetisches Objekt, das um eine Rotationsachse (Mittelachse) 103 rotiert. Ein radial vorstehender Zahnabschnitt 101 und ein radial ausgenommener Spaltabschnitt 102 sind entlang des gesamten Umfangs des magnetischen mobilen Objekts 100 abwechselnd ausgebildet.
Um eine Bewegung des magnetischen mobilen Objekts 100 zu detektieren, wird die magnetische Positionsdetektionsvorrichtung 80 mit einem vorbestimmten Abstand von dem magnetischen mobilen Objekt 100 angeordnet. Die magnetische Positionsdetektionsvorrichtung 80 enthält ein Substrat 1, eine Brückenschaltung 20 mit einem magnetoelektrischen Umwandlungselement 2 (siehe 3A und 3B), eine Detektionsschaltung 30 (siehe 3A und 3B) und einen Magneten 4. Die Brückenschaltung 20 hat ein erstes bis viertes magnetoelektrisches Umwandlungselement 2a bis 2d (siehe 2A und 2B), die auf dem Substrat 1 ausgebildet sind. Das erste bis vierte magnetoelektrische Umwandlungselement 2a bis 2d werden hiernach auch kollektiv als das magnetoelektrische Umwandlungselement 2 oder allgemein als die magnetoelektrischen Umwandlungselemente 2 bezeichnet.
2A und 2B sind Draufsichten einer magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung 80 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. 2A zeigt Orte des Substrats 1 und des Magneten 4 und 2B zeigt in Vergrößerung beispielhaft Orte des ersten bis vierten magnetoelektrischen Umwandlungselements 2a bis 2d.
Mit Bezug auf 1 und 2A ist eine Oberfläche des Substrats 1 im Wesentlichen senkrecht zu einer Magnetisierungsrichtung des Magneten 4 angeordnet, und die magnetoelektrischen Umwandlungselemente 2a bis 2d sind auf dem Substrat 1 ausgebildet. Das zweite und dritte magnetoelektrische Umwandlungselement 2b und 2c ist auf einer ersten geraden Linie 104 angeordnet, die durch einen Mittelpunkt eines Magnetpols des Magneten 4 und parallel zu einer geraden Linie senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung des Magneten 4 und auch senkrecht zu einer Bewegungsrichtung des magnetischen mobilen Objekts 100 verläuft. In 1 und 2A und 2B ist die Magnetisierungsrichtung des Magneten 4 eine Z-Richtung, die Bewegungsrichtung des magnetischen mobilen Objekts 100 ist eine X-Richtung und die erste gerade Linie 104 ist eine Y-Richtung. Mit der obigen Konfiguration ist eine Verteilung eines Magnetfelds mit einer Komponente in dem Substrat 1 als derselben wie derjenigen eines Magnetfelds, das auf das zweite und dritte magnetoelektrische Umwandlungselement 2b und 2c angelegt wird, eine isomagnetische Linie 10, die in 2B gezeigt ist, wenn die magnetische Positionsdetektionsvorrichtung 80 dem magnetischen mobilen Objekt 100 nicht gegenüberliegt, d. h. wenn die magnetische Positionsdetektionsvorrichtung 80 allein vorhanden ist. Das erste und vierte magnetoelektrische Umwandlungselement 2a und 2d sind auf der isomagnetischen Linie 10 angeordnet.
Gemäß der Konfiguration der ersten Ausführungsform sind alle ersten bis vierten magnetoelektrischen Umwandlungselemente 2a bis 2d in demselben Magnetfeld angeordnet, wenn die magnetische Positionsdetektionsvorrichtung 80 allein vorliegt (beachte jedoch die Komponente in dem Substrat 1). Wenn die Sensitivitäten der entsprechenden magnetoelektrischen Umwandlungselemente im selben Magnetfeld gleich sind, zeigen alle magnetoelektrischen Umwandlungselemente gleiche elektrische Widerstandswerte. Normalerweise wird das magnetoelektrische Umwandlungselement als ein Widerstandsdraht behandelt, wenn die Brückenschaltung aus einem magnetoelektrischen Umwandlungselement gebildet ist. Daher kann ein mäanderförmiges Verdrahtungsmuster ausgebildet werden, um einen gewünschten elektrischen Widerstandswert zu erhalten. Die magnetische Anisotropie des magnetoelektrischen Umwandlungselements kann in Abhängigkeit einer Form des Verdrahtungsmusters erscheinen. In diesem Fell wird es nötig, das Verdrahtungsmuster zu neigen, nicht nur um die Größen des magnetischen Felds gleich zu machen, sondern auch um die Ausrichtung des Magnetfelds in Bezug auf die Längsrichtung des Drahtes auszurichten, wie in 2B gezeigt ist. Mit anderen Worten ist es zusätzlich zu der Größe des Magnetfelds nötig, die Ausrichtung des Magnetfelds in Bezug auf die magnetische Anisotropieachse des magnetoelektrischen Umwandlungselements auszurichten, um im selben Magnetfeld zu liegen.
3A und 3B sind Schaltbilder der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung 80 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. 3A ist ein Schaltbild der Brückenschaltung 20 und der Detektionsschaltung 30 und 3B ist ein Schaltbild, das ein Beispiel der Detektionsschaltung 30 zeigt.
Die Brückenschaltung 20 wird dadurch gebildet, dass das erste und zweite magnetoelektrische Umwandlungselement 2a und 2b in dieser Reihenfolge zwischen einem Leistungsquellenknoten Vcc und einem Erdknoten GND in Reihe verbunden sind und das dritte und vierte magnetoelektrische Umwandlungselement 2c und 2d in dieser Reihenfolge zwischen einem Leistungszuführungsknoten Vcc und dem Erdknoten GND und parallel zu dem in Reihe verbundenen ersten und zweiten magnetoelektrischen Umwandlungselement 2a und 2b verbunden sind. Die Detektionsschaltung 30 ist eine Schaltung, die eine Bewegung des magnetischen mobilen Objekts 100 auf der Basis einer Differenzialausgabe der Brückenschaltung 20 detektiert, und enthält eine Differenzialverstärkerschaltung 31, eine Signalumwandlungsschaltung 32 und eine Konstantspannungs-Leistungszuführungsschaltung 33. 3B ist ein Schaltbild, das ein Beispiel der Signalumwandlungsschaltung 32 in der Detektionsschaltung 30 zeigt. In der Signalumwandlungsschaltung 32 wandelt eine Vergleichsschaltung 34 eine Analogausgabe der Differenzialverstärkerschaltung 31 in eine Digitalausgabe für eine offene Sammelausgabeschaltung um, um eine finale Ausgabespannung Vout von ”1” oder ”0” auszugeben.
4(a) bis 4(c) sind Betriebswellenformdiagramme der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung 80 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung als Folge auf eine Bewegung des magnetischen mobilen Objekts 100. Mit Blick auf das magnetische mobile Objekt 100 zur Bezugnahme zeigt 4(a) Varianzen der elektrischen Widerstandswerte des ersten bis vierten magnetoelektrischen Umwandlungselements 2a bis 2d, wobei 4(b) eine Varianz einer Ausgabespannung A der Differenzialverstärkerschaltung 31 zeigt und 4(c) eine Varianz einer Ausgabespannung Vout der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung 80 zeigt.
Weil ein Magnetfeld, das von dem Magneten 4 auf die entsprechenden magnetoelektrischen Umwandlungselemente 2 angelegt wird, in Verbindung mit einer Bewegung des magnetischen mobilen Objekts 100 variiert, zeigt jedes eine Varianz des elektrischen Widerstandswerts, wie in 4(a) gezeigt ist. Um in Verbindung mit einer Bewegung des magnetischen mobilen Objekts 100 eine große Varianz des Magnetfelds zu erzeugen, nimmt das magnetische mobile Objekt 100 normalerweise eine Form an, in der eine große Stufe (ein Unterschied der Abstände zu den Zahn- und Spaltabschnitten von der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung 80 aus) zwischen dem Zahnabschnitt 101 und dem Spaltabschnitt 102 vorgesehen ist. In der ersten Ausführungsform wird auch eine große Stufe entsprechend der oben beschriebenen Idee vorgesehen. Dann ist ein elektrischer Widerstandswert, wenn sie dem Spaltabschnitt 102 gegenüberliegt, im Wesentlichen gleich dem elektrischen Widerstandswert, wenn sie nicht dem magnetischen mobilen Objekt 100 gegenüberliegt, d. h. wenn die magnetische Positionsdetektionsvorrichtung 80 alleine vorliegt. Folglich sind die elektrischen Widerstandswerte des ersten bis vierten magnetoelektrischen Umwandlungselements 2a bis 2d, wenn sie dem Spaltabschnitt 102 des magnetischen mobilen Objekts 100 gegenüberliegen, alle gleich. 4(b) zeigt eine Varianz der Ausgabespannung A der Differenzialverstärkerschaltung 31 in Verbindung mit einer Bewegung des magnetischen mobilen Objekts 100. Diese Wellenform, die durch eine Ausgabe der Brückenschaltung 20 erhalten wird, zeigt an, dass die Ausgabespannung A eine Spannung ist, wenn die elektrischen Widerstandswerte der Brückenschaltung 20 im Gleichgewicht sind, wenn sie dem Spaltabschnitt 102 des magnetischen mobilen Objekts 100 gegenüberliegen, wogegen die elektrischen Widerstandswerte der Brückenschaltung 20 im Ungleichgewicht sind, wenn sie dem Zahnabschnitt 101 gegenüberliegen, was zu einer Variation der Spannung A führt.
Vergleichsbeispiel der ersten Ausführungsform
Um Vorteile der ersten Ausführungsform der Erfindung zu beschreiben, wird nun ein Vergleichsbeispiel der ersten Ausführungsform beschrieben werden.
5A und 5B sind Draufsichten einer magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel der ersten Ausführungsform der Erfindung. 5A zeigt Orte eines Substrates 1 und eines Magneten 4 und 5B zeigt in Vergrößerung beispielhaft Orte eines ersten bis vierten magnetoelektrischen Umwandlungselements 2a bis 2d.
Die erste Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die magnetische Positionsdetektionsvorrichtung 80 alleine vorliegt und dem magnetischen mobilen Objekt 100 nicht gegenüberliegt, das erste und vierte magnetoelektrische Umwandlungselement 2a und 2d auf der isomagnetischen Linie 10 angeordnet sind, auf der eine Komponente eines Magnetfelds in dem Substrat 1, das darauf anzulegen ist, dieselbe ist wie diejenige eines Magnetfelds, das auf das zweite und dritte magnetoelektrische Umwandlungselement 2b und 2c anzulegen ist. Dem gegenüber sind gemäß dem Vergleichsbeispiel das erste und vierte magnetoelektrische Umwandlungselement 2a und 2d außerhalb der isomagnetischen Linie 10 angeordnet, so dass eine Komponente eines Magnetfelds im Substrat 1, das auf das erste und vierte magnetoelektrische Umwandlungselement 2a und 2d anzulegen ist, von derjenigen eines Magnetfelds abweicht, das auf das zweite und dritte magnetoelektrische Umwandlungselement 2b und 2c anzulegen ist. Der Rest der Konfiguration des Vergleichsbeispiels ist gleich dem der ersten Ausführungsform von oben.
6(a) und 6(b) sind Betriebswellenformdiagramme der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel der ersten Ausführungsform der Erfindung als Antwort auf eine Bewegung des magnetischen mobilen Objekts 100. Mit Blick auf das magnetische mobile Objekt 100 zur Bezugnahme zeigt 6(a) eine Varianz der elektrischen Widerstandswerte des ersten bis vierten magnetoelektrischen Umwandlungselements 2a bis 2d und 6(b) zeigt eine Varianz der Ausgabespannung A der Differenzialverstärkerschaltung 31.
In Verbindung mit einer Bewegung des magnetischen mobilen Objekts 100 zeigen die entsprechenden magnetoelektrischen Umwandlungselemente 2 Varianzen der elektrischen Widerstandswerte, wie sie in 6(a) gezeigt sind. In diesem Vergleichsbeispiel werden wie in der ersten Ausführungsform von oben auch die elektrischen Widerstandswerte, wenn sie dem Spaltabschnitt 102 des magnetischen mobilen Objekts 100 gegenüberliegen, im Wesentlichen gleich denjenigen, wenn die magnetische Positionsdetektionsvorrichtung allein vorliegt und dem magnetischen mobilen Objekt 100 nicht gegenüberliegt. Ein Unterschied zur ersten Ausführungsform ist, dass die elektrischen Widerstandswerte der ersten und vierten magnetoelektrischen Umwandlungselemente 2a und 2d, wenn sie dem Spaltabschnitt 102 des magnetischen mobilen Objekts 100 gegenüberliegen, von denjenigen des zweiten und dritten magnetoelektrischen Umwandlungselements 2b und 2c abweichen. Mit anderen Worten werden gemäß einem Betrieb des Vergleichsbeispiels die elektrischen Widerstandswerte der Brückenschaltung 20 unausgeglichen, wenn sie dem Spaltabschnitt 102 des magnetischen mobilen Objekts 100 gegenüberliegt. 6(b) zeigt eine Varianz der Ausgabespannung A der Differenzialverstärkerschaltung 31 in Verbindung mit einer Bewegung des magnetischen mobilen Objekts 100. Es saute bemerkt werden, dass ein Unterschied zwischen einer Variation der elektrischen Widerstandswerte des zweiten und dritten magnetoelektrischen Umwandlungselements 2b und 2c und einer Variation der elektrischen Widerstandswerte des ersten und vierten elektrischen Widerstandselements 2a und 2d eine Amplitude der Ausgabespannung A ist. Weil die Empfindlichkeiten des ersten und vierten magnetoelektrischen Umwandlungselements 2a und 2d niedriger sind als diejenigen der obigen ersten Ausführungsform, wird der Abstand in diesem Vergleichsbeispiel größer und die Amplitude der Ausgabespannung A wird weiter.
Ein charakteristischer Vergleich zwischen der ersten Ausführungsform und dem Vergleichsbeispiel hierzu
7(a) und 7(b) sind charakteristische Vergleichsdiagramme der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtungen 80 der ersten Ausführungsform und des Vergleichsbeispiels der ersten Ausführungsform. Im Hinblick auf das magnetische mobile Objekt 100 und ein Diagramm, das eine Spannung eines Signals A zeigt, zur Bezugnahme, zeigt 7(a) eine Varianz der Ausgabespannung A der Differenzialverstärkerschaltung 31, und 7(b) zeigt eine Varianz einer Temperaturcharakteristik der Ausgabespannung A der Differenzialverstärkerschaltung 31, wenn sie dem Spaltabschnitt 102 des magnetischen mobilen Objekts 100 gegenüberliegt.
Ein Unterschied zwischen der ersten Ausführungsform und dem Vergleichsbeispiel der ersten Ausführungsform ist ein Gleichgewichtszustand der elektrischen Widerstandswerte der Brückenschaltung 20 gegenüber dem Spaltabschnitt 102 des magnetischen mobilen Objekts 100, und dieser Zustand erscheint in der Ausgabespannung A der Differenzialverstärkerschaltung 31. Folglich wurden eine Varianz der Ausgabespannung A und eine Varianz der Temperaturcharakteristik der Ausgabespannung A ausgewertet. Zur Auswertung wurden 30 Substrate 1, jeweils versehen mit den magnetoelektrischen Umwandlungselementen 2, und 10 Aluminiumhalter vorbereitet, die den Magneten 4 jeweils einschließen und dazu verwendet werden, das Substrat 1 und den Magneten 4 miteinander zu kombinieren. Muster wurden herstellt, indem die 30 Substrate 1 mit den entsprechenden Aluminiumhaltern erfolgreich kombiniert wurden, und eine Ausgabespannung A wurde gemessen. 7(a) zeigt einen Durchschnittswert von Varianzen der Ausgabespannung A und 7(b) zeigt einen Durchschnittswert von Varianzen einer Variation der Ausgabespannung A (Temperaturcharakteristik der Ausgabespannung A) von Raumtemperatur bis 150°C. Es wird aus 7(a) verstanden, dass eine Varianz der Ausgabespannung A in der ersten Ausführungsform kleiner ist. Aus 7(b) wird auch verstanden, dass es eine kleine Temperaturcharakteristik der Ausgabespannung A in der ersten Ausführungsform gibt, wobei es eine Temperaturcharakteristik der Ausgabespannung A in dem Vergleichsbeispiel gibt, und ferner, dass eine Varianz der Temperaturcharakteristik der Ausgabespannung A in der ersten Ausführungsform kleiner ist. Dies ist der Fall, weil ein Gleichgewicht der elektrischen Widerstandswerte der Brückenschaltung 20, wenn sie dem Spaltabschnitt 102 des magnetischen mobilen Objekts 100 gegenüberliegt, in der ersten Ausführungsform so gut ist, dass die Brückenschaltung 20 dazu in die Lage versetzt wird, ausreichend zu funktionieren, was eine Varianz der magnetischen Charakteristik der magnetoelektrischen Umwandlungselemente 2 nicht in der Ausgabespannung A erscheinen lässt. Im Hinblick auf die vorhergehende Bewertung kann ein Vorteil bestätigt werden, dass Komponenten in dem Substrat 1 eines Magnetfelds, das auf die entsprechenden magnetoelektrischen Umwandlungselemente 2 anzulegen ist, die die Brückenschaltung 20 bilden, wenn sie dem Spaltabschnitt 102 des magnetischen mobilen Objekts 100 gegenüberliegen oder wenn die magnetische Positionsdetektionsvorrichtung 80 allein vorliegt, dieselben sein können.
Zweite Ausführungsform
Eine magnetische Positionsdetektionsvorrichtung 80 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist ein verbessertes Beispiel der ersten Ausführungsform von oben und enthält zusätzlich einen Flussleiter zwischen einem magnetoelektrischen Umwandlungselement 2 und einem Magneten 4.
8A bis 8C sind Draufsichten und eine Seitenansicht der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung 80 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung. 8A ist eine Draufsicht, die Orte eines Substrats 1, eines Magneten 4 und eines Flussleiters 5 zeigt. 8B ist eine Draufsicht, die in Vergrößerung Orte eines ersten bis vierten magnetoelektrischen Umwandlungselements 2a bis 2d beispielhaft zeigt. 8C ist eine Seitenansicht, die Orte des Substrats 1, des Magneten 4 und des Flussleiters 5 beispielhaft zeigt.
Mit Bezug auf 8A und 8B ist eine Oberfläche des Substrats 1 im Wesentlichen senkrecht zu einer Magnetisierungsrichtung des Magneten 4 und der Flussleiter 5 hat eine Oberfläche, die senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung des Magneten 4 verläuft. Entlang der Magnetisierungsrichtung des Magneten 4 gesehen ist der Flussleiter 5 symmetrisch in Bezug auf eine erste gerade Linie 104. Das zweite und dritte magnetoelektrische Umwandlungselement 2b und 2c ist auf der ersten geraden Linie 104 angeordnet. Das erste und vierte magnetoelektrische Umwandlungselement 2a und 2d ist auf einer isomagnetischen Linie 10 angeordnet, auf der eine Komponente in dem Substrat 1 eines hierauf anzulegenden Magnetfeldes dieselbe wie diejenige des auf das zweite und dritte magnetoelektrische Umwandlungselement 2b und 2c anzulegende Magnetfeld ist, wenn es dem magnetischen mobilen Objekt 100 nicht gegenüberliegt, d. h. wenn die magnetische Positionsdetektionsvorrichtung 80 alleine vorliegt. Wegen des Flussleiters 5 ist die isomagnetische Linie 10 linear, wie in 8B gezeigt ist, und das erste und vierte magnetoelektrische Umwandlungselement 2a und 2d sind näher an dem magnetischen mobilen Objekt 100 angeordnet als in der ersten Ausführungsform von oben, wobei das Verdrahtungsmuster der magnetoelektrischen Umwandlungselemente kaum geneigt ist. Ferner ist mit Bezug auf 8C ein Mittelpunkt des Flussleiters 5 näher an dem magnetischen mobilen Objekt 100 angeordnet als ein Mittelpunkt des Magnetpols des Magneten 4. Es sollte bemerkt werden, dass der Flussleiter 5 in einer +Y-Richtung in Bezug auf den Magneten 4 in 8A bis 8C angeordnet ist.
Gemäß der Konfiguration der zweiten Ausführungsform ist es nötig, dass die Größe des Flussleiters 5 in der Ebene größer als eine Ebene, die alle magnetoelektrischen Umwandlungselemente umfasst, ist. Der Flussleiter 5 hat eine Rolle des Magnetpols des Magneten 4 auf der Seite des Flussleiters 5 zu spielen, und der Flussleiter 5 wird damit dazu in die Lage versetzt, die Magnetfeldverteilung auf dem Umfang des magnetoelektrischen Umwandlungselements 2 zu steuern. Mit anderen Worten sind die magnetoelektrischen Umwandlungselemente 2 nicht in einem Magnetfeld direkt von dem Magneten 4 angeordnet, sondern über den Flussleiter 5 in einer Magnetfeldverteilung angeordnet, die durch den Flussleiter 5 gebildet wird.
Ferner hat der Flussleiter 5 gemäß der Konfiguration der zweiten Ausführungsform einen Vorteil des Verschiebens des Magnetpols des Magneten 4 zu der Seite des Flussleiters 5, die näher an dem magnetischen mobilen Objekt 100 ist. Gleichzeitig ist es gewünscht, um eine Differenzialausgabe der Brückenschaltung 20 mit einer größeren Amplitude als Antwort auf eine Bewegung des magnetischen mobilen Objektes 100 zu erhalten, die magnetische Positionsdetektionsvorrichtung 80 in engere Nähe an das magnetische mobile Objekt 100 zu bringen. Indem das Vorhergehende bedacht wird, wird das magnetoelektrische Umwandlungselement 2 an einer Position näher an dem magnetischen mobilen Objekt 100 angeordnet und diese Konfiguration wird erreicht, indem der Magnetpol des Magneten 4 auf die Seite des magnetoelektrischen Umwandlungselements 2, die näher an dem magnetischen mobilen Objekt 100 ist, verschoben wird.
9A und 9B sind Diagramme einer Magnetfeldverteilung auf der Oberfläche des Substrats 1 der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtungen 80 der Erfindung. 9A ist ein Magnetfeldverteilungsdiagramm der zweiten Ausführungsform mit dem Flussleiter 5 und 9B ist ein Magnetfeldverteilungsdiagramm der ersten Ausführungsform ohne den Flussleiter 5.
Ein Vorteil des Flussleiters 5, die in der zweiten Ausführungsform vorgesehen ist, wird nun beschrieben werden. Wie aus der Zeichnung verstanden werden kann, hat der Flussleiter 5, gesehen entlang der Magnetisierungsrichtung des Magneten 4, eine rechtwinklige Form. Daher nimmt die Magnetfeldverteilung durch das Vorsehen des Flussleiters 5 oberhalb des Magneten 4 auf der Oberfläche des Substrats 1 im Wesentlichen eine rechtwinklige Form an. Weil der Mittelpunkt des Flussleiters 5 näher an dem magnetischen mobilen Objekt 100 angeordnet ist als der Mittelpunkt des magnetischen Pols des Magneten 4, verschiebt sich die Magnetfeldverteilung zusätzlich näher an das magnetische mobile Objekt 100. Ein Ziel der Form des Flussleiters 5 ist es, einen linearen Abschnitt in der isomagnetischen Linie zu bilden. Selbst wenn sich die Magnetfeldverteilung auf der Oberfläche des Substrats 1 wegen einer Varianz bewegt, die eintritt, wenn beispielsweise das magnetoelektrische Umwandlungselement 2 und der Magnet 4 miteinander verbunden werden, gelangen das zweite und dritte magnetoelektrische Umwandlungselement 2b und 2c und das erste und vierte magnetoelektrische Umwandlungselement 2a und 2d kaum aus der isomagnetischen Linie heraus. Ein Ziel der Anordnung des Flussleiters 5 ist es, die isomagnetische Linie auf der Oberfläche des Substrats 1 näher an dem magnetischen mobilen Objekt 100 vorzusehen. Dank dieser Konfiguration wurde es möglich, wie oben beschrieben wurde, eine Differenzialausgabe der Brückenschaltung 20 mit einer größeren Amplitude als Antwort auf eine Bewegung des magnetischen mobilen Objekts 100 zu erzielen.
Sowohl die Form als auch die Anordnung des Flussleiters 5 in der zweiten Ausführungsform ist ein Mittel der vorliegenden Anmeldung. Jedes ist ein Mittel, das eigentlich auf eine effektivere Weise realisiert wird, um eine Differenzialausgabe der Brückenschaltung 20 zu stabilisieren, was ein Vorteil der Anmeldung ist, indem mehrere magnetoelektrische Umwandlungselemente 2, die die Brückenschaltung 20 bilden, auf der isomagnetischen Linie auf der Oberfläche des Substrats 1 angeordnet werden, wenn die magnetische Positionsdetektionsvorrichtung 80 alleine vorliegt. Es sollte jedoch bemerkt werden, dass die Form des Flussleiters 5 einen Vorteil des Einstellens der Magnetfeldverteilung auf der Oberfläche des Substrats 1 hat und das Ziel der zweiten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, ist nur ein Beispiel. Folglich hat der Flussleiter 5 nicht notwendigerweise eine rechteckige Form und kann eine beliebige Form haben, um eine gewünschte Magnetfeldverteilung zu erhalten.
10(a) und 10(b) sind Betriebswellenformdiagramme der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung 80 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung als Antwort auf eine Bewegung des magnetischen mobilen Objekts 100. Mit Blick auf das magnetische mobile Objekt 100 zur Bezugnahme zeigt 10(a) Varianzen der elektrischen Widerstandswerte der ersten bis vierten magnetoelektrischen Umwandlungselemente 2a bis 2d und 10(b) zeigt eine Varianz einer Ausgabespannung A der Differenzialverstärkerschaltung 31.
Mit Bezug auf 10(a) sind die elektrischen Widerstandswerte des ersten bis vierten magnetoelektrischen Umwandlungselements 2a bis 2d, wenn sie dem Spaltabschnitt 102 des magnetischen mobilen Objekts 100 gegenüberliegen, alle gleich. Wegen der Anordnung des Flussleiters 5 ist auch das magnetoelektrische Umwandlungselement 2 näher an dem magnetischen mobilen Objekt 100 angeordnet. Daher sind im Vergleich mit der ersten Ausführungsform von oben Varianzen der elektrischen Widerstandswerte des zweiten und dritten magnetoelektrischen Umwandlungselements 2b und 2c besonders beachtlich. Daher wird die Amplitude der Ausgabespannung A der Differenzialverstärkerschaltung 31 in 10(b) breiter.
Dritte Ausführungsform
Eine magnetische Positionsdetektionsvorrichtung 80 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung enthält wie bei der zweiten Ausführungsform von oben einen Flussleiter 5, der aus einem magnetischen Material gemacht ist, zwischen einem magnetoelektrischen Umwandlungselement 2 und einem Magneten 4. Der Flussleiter 5 hat jedoch eine abweichende Form als die Form des Gegenstücks in der zweiten Ausführungsform von oben und ist ein verbessertes Beispiel des Gegenstücks in der obigen zweiten Ausführungsform.
11 ist eine perspektivische Ansicht der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung 80 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung, die einen Ort von ihr relativ zu einem magnetischen mobilen Objekt 100 beispielhaft zeigt.
12 ist eine Seitenansicht, die Orte eines Substrats 1, eines Magneten 4 und eines Flussleiters 5 der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung 80 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung beispielhaft zeigt.
Wie in 11 und 12 gezeigt ist, ist eine Oberfläche des Substrats 1 im Wesentlichen senkrecht zu einer Magnetisierungsrichtung des Magneten 4 und der Flussleiter 5 hat eine Oberfläche senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung des Magneten 4 und enthält einen ersten und zweiten Vorsprung 5a und 5b, die in einer Richtung vorstehen, um näher an eine virtuelle Ebene zu gelangen, die die Oberfläche des Substrats 1 ist, das sich virtuell erstreckt. Entlang der Magnetisierungsrichtung des Magneten 4 gesehen, sind der erste und zweite Vorsprung 5a und 5b symmetrisch in Bezug auf die erste gerade Linie 104 und mit einem Abstand in einer senkrechten Richtung zu der ersten geraden Linie 104 versehen, und das zweite und dritte magnetoelektrische Umwandlungselement 2b und 2c ist auf der ersten geraden Linie 104 und im Wesentlichen auf einer Mittellinie zwischen einem Paar der Vorsprünge 5a und 5b angeordnet. Das erste und vierte magnetoelektrische Umwandlungselement 2a und 2d ist auf einer isomagnetischen Linie angeordnet, auf der eine Komponente in dem Substrat 1 des darauf anzulegenden Magnetfelds dieselbe ist wie diejenige eines Magnetfelds, das auf das zweite und dritte magnetoelektrische Umwandlungselement 2b und 2c anzulegen ist, wenn die magnetische Positionsdetektionsvorrichtung 80 allein vorliegt und nicht dem magnetischen mobilen Objekt 100 gegenüberliegt. Das erste und vierte magnetoelektrische Umwandlungselement 2a und 2d ist auf der Seite angeordnet, die näher an dem ersten und zweiten Vorsprung 5a und 5b als jeweils das zweite und dritte magnetoelektrische Umwandlungselement 2b und 2c ist.
13 ist eine Konzeptionsansicht, die dazu verwendet wird, einen Vorteil des Flussleiters 5 der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung 80 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zu beschreiben.
Der Flussleiter 5 der dritten Ausführungsform hat den ersten und zweiten Vorsprung 5a und 5b und diese Vorsprünge 5a und 5b erzeugen eine bevorzugtere Magnetfeldverteilung auf der Oberfläche des Substrats 1. Wie beispielsweise in 13 gezeigt ist (eine unterbrochene Linie zeigt den magnetischen Fluss an), ist ein magnetischer Fluss, der in Richtung des Vorsprungs verläuft, in der Umgebung des Vorsprungs ausgebildet. Entlang der Magnetisierungsrichtung des Magneten 4 gesehen, verändert sich daher die Richtung des magnetischen Flusses in eine Richtung senkrecht zu der ersten geraden Linie 104. Folglich nimmt die Rechteckform der Magnetfeldverteilung auf der Oberfläche des Substrats 1, die in der zweiten Ausführungsform von oben beschrieben wurde, eine quadratischere Form an. Beispielsweise geraten selbst dann, wenn sich die Magnetfeldverteilung auf der Oberfläche des Substrats 1 wegen einer Varianz bewegt, die auftritt, wenn das magnetoelektrische Umwandlungselement 2 und der Magnet 4 miteinander verbunden werden, das zweite und dritte magnetoelektrische Umwandlungselement 2b und 2c und das erste und vierte magnetoelektrische Umwandlungselement 2a und 2d kaum aus der isomagnetischen Linie heraus.
14(a) und 14(b) sind charakteristische Vergleichsdiagramme zwischen den magnetischen Positionsdetektionsvorrichtungen 80 der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform. Im Hinblick auf das magnetische mobile Objekt 100 und ein Diagramm, das eine Spannung eines Signals A zur Bezugnahme zeigt, zeigt 14(a) eine Varianz einer Ausgabespannung A einer Differenzialverstärkerschaltung 31 und 14(b) zeigt eine Varianz einer Temperaturcharakteristik der Ausgabespannung A der Differenzialverstärkerschaltung 31, wenn sie gegenüber dem Spaltabschnitt 102 des magnetischen mobilen Objekts 100 liegt.
In jeder der obigen Ausführungsformen sind die elektrischen Widerstandswerte der Brückenschaltung 20, wenn sie dem Spaltabschnitt 102 des magnetischen mobilen Objekts 100 gegenüberliegen, in gutem Gleichgewicht wegen der anmeldungsgemäßen Mittel. Weil die Magnetfeldverteilung auf der Oberfläche des Substrats 1 sich jedoch wegen eines Unterschieds in den entsprechenden Konfigurationen unterscheidet, weist jede eine verschiedene Robustheit gegen eine Herstellungsvarianz auf, wie zum Beispiel eine Varianz der magnetischen Charakteristik der magnetoelektrischen Umwandlungselemente und eine Varianz der kombinierten Positionen der magnetoelektrischen Umwandlungselemente und des Magneten. Folglich wurde eine Varianz der Ausgabespannung A der Differenzialverstärkerschaltung 31 eigentlich auf dieselbe Weise wie in der ersten Ausführungsform von oben (7(a) und 7(b)) bewertet. 14(a) zeigt einen Durchschnittswert von Varianzen der Ausgabespannung A und 14(b) zeigt einen Durchschnittswert von Varianzen einer Variation der Ausgabespannung A (Temperaturcharakteristik der Ausgabespannung A) von Raumtemperatur bis 150°C. Nach 14(a) wird eine Varianz der Ausgabespannung A in der Reihenfolge der dritten, zweiten und ersten Ausführungsform größer. Gemäß 14(b) gibt es ebenfalls im Wesentlichen keine Temperaturcharakteristik der Ausgabespannung A in irgendeiner der Ausführungsformen. Eine Varianz der Temperaturcharakteristik der Ausgabespannung A wird jedoch größer in der Reihenfolge der dritten, zweiten und ersten Ausführungsform. Die Robustheit gegen eine Herstellungsvarianz ist daher in der dritten Ausführungsform am höchsten.
Vierte Ausführungsform
Eine magnetische Positionsdetektionsvorrichtung 80 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung ist eine Modifikation der dritten Ausführungsform von oben und sie ist ein Beispiel der Grundkonfiguration der Erfindung.
15A und 15B sind Draufsichten der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung 80 gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung. 15A zeigt Anordnungen eines Substrats 1, eines Magneten 4 und eines Flussleiters 5 und 15B zeigt in Vergrößerung beispielhaft Anordnungen eines ersten und zweiten magnetoelektrischen Umwandlungselements 2a und 2b.
Ein magnetoelektrisches Umwandlungselement 2 der vierten Ausführungsform ist von derselben Konfiguration wie das magnetoelektrische Umwandlungselement 2, das in der obigen dritten Ausführungsform beschrieben wurde, außer dass das dritte und vierte magnetoelektrische Umwandlungselement 2c und 2d ausgelassen werden.
16A und 16B sind Schaltbilder der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung 80 gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung. 16A ist ein Schaltbild einer Brückenschaltung 20 und einer Detektionsschaltung 30 und 16B ist ein Schaltbild, das ein Beispiel der Detektionsschaltung 30 zeigt.
In Bezug auf die Schaltung der vierten Ausführungsform werden zwei Widerstandsdrähte 21a und 21b, die aus einem nicht-magnetischen Metall gemacht sind, verwendet, anstatt der dritten und vierten magnetoelektrischen Umwandlungselemente 2c und 2d in der Schaltung, die in der obigen ersten Ausführungsform beschrieben sind, um die Brückenschaltung 20 zu bilden. Eine Mittelpunktspannung der in Reihe verbundenen zwei Widerstandsdrähte 21a und 21b, die aus nicht-magnetischem Metall gemacht sind, wird auf einen festen Wert eingestellt. Im Gegensatz dazu variiert eine Mittelpunktspannung der in Reihe verbundenen ersten und zweiten magnetoelektrischen Umwandlungselemente 2a und 2b mit einer Varianz eines Magnetfelds, das darauf anzulegen ist. Es wird daher möglich, eine Bewegung eines magnetischen mobilen Objekts 100 zu detektieren.
Die vierte Ausführungsform ist eine Modifikation der dritten Ausführungsform von oben und das magnetoelektrische Umwandlungselement 2, das die Brückenschaltung 20 bildet, wird aus dem ersten und zweiten magnetoelektrischen Umwandlungselement 2a und 2b durch Auslassen des dritten und vierten magnetoelektrischen Umwandlungselements 2c und 2d gebildet. Diese Ausführungsform ist daher die fundamentale (Grundbeispiel) der Konfiguration der Brückenschaltung 20. Dieselbe Modifikation (Grundbeispiel) kann auch auf die erste und zweite obige Ausführungsform angewendet werden.
Fünfte Ausführungsform
Eine magnetische Positionsdetektionsvorrichtung 80 gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung enthält, wie in der obigen dritten Ausführungsform, einen Flussleiter 5, der aus einem magnetischen Material gemacht ist, zwischen einem magnetoelektrischen Umwandlungselement 2 und einem Magneten 4. Der Flussleiter 5 hat jedoch eine abweichende Form von dem Gegenstück in der dritten Ausführungsform von oben und es ist ein verbessertes Beispiel des Gegenstücks in der dritten Ausführungsform von oben.
17 ist eine perspektivische Ansicht der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung 80 gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung, um einen Ort von ihr relativ zu einem magnetischen mobilen Objekt 100 beispielhaft zu zeigen.
18 ist eine Seitenansicht, die Orte eines Substrats 1, eines Magneten 4 und eines Flussleiters 5 der magnetischen Positionsdetektionsvorrichtung 80 gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung beispielhaft zeigt.
Wie in 17 und 18 gezeigt ist, hat der Flussleiter 5 eine Form mit einem ersten und zweiten Vorsprung 5a und 5b wie der Flussleiter 5 in der obigen dritten Ausführungsform und weist zusätzlich einen Abschnitt auf, der in einer konkaven Form ausgenommen ist, um von dem Substrat 1 beabstandet zu sein, d. h. eine Einbuchtung 5c in der Umgebung einer Mitte zwischen dem ersten und zweiten Vorsprung 5a und 5b. Entlang einer Magnetisierungsrichtung des Magneten 4 gesehen hat der Flussleiter 5 eine Form und einen Ort, so dass ein Teil der Einbuchtung 5c mit dem zweiten und dritten magnetoelektrischen Umwandlungselement 2b und 2c überlappt, und ein Teil des Rests des Flussleiters 5, abgesehen von der Einbuchtung 5c, überlappt mit dem ersten und vierten magnetoelektrischen Umwandlungselement 2a und 2d.
Wenn die magnetische Positionsdetektionsvorrichtung 80 alleine vorliegt und dem magnetischen mobilen Objekt 100 nicht gegenüberliegt, ist die Einbuchtung 5c des Flussleiters 5 der fünften Ausführungsform, die von dem Substrat 1 beabstandet ist, in der Umgebung der Mitte zwischen dem ersten und zweiten Vorsprung 5a und 5b vorgesehen, so dass sie nicht die Bildung einer zufriedenstellenden Magnetfeldverteilung einer Quadratform in einer Komponente in dem Substrat 1 eines auf das magnetoelektrische Umwandlungselement 2 wie in der obigen dritten Ausführungsform anzulegenden Magnetfelds stört. Zusätzlich sind die entsprechenden magnetoelektrischen Umwandlungselemente 2 an Positionen angeordnet, an denen jedes näher an das magnetische mobile Objekt 100 gerät, wenn es einem Zahnabschnitt 101 des magnetischen mobilen Objekts 100 gegenüberliegt und daher in einem Zustand ist, in dem jedes eine große Varianz eines Magnetfelds durchläuft. Gleichzeitig übt die Einbuchtung 5c einen Vorteil des Anlegens eines Magnetfelds (jedenfalls einer Komponente in dem Substrat 1), das größer als dasjenige, das auf das erste und vierte magnetoelektrische Umwandlungselement 2a und 2d angelegt wird, ist, auf das zweite und dritte magnetoelektrische Umwandlungselement 2b und 2c aus. Mit kurzen Worten ist die fünfte Ausführungsform ein Beispiel der effizientesten Konfiguration, um die Aufgabe der Anmeldung zu lösen. Sie ist so ausgestaltet, dass eine Differenzialausgabe der Brückenschaltung 20 zufriedenstellend stabilisiert wird, um eine hohe Robustheit gegen eine Herstellungsvarianz aufzuweisen, wenn die magnetische Positionsdetektionsvorrichtung 80 allein vorliegt, und dass eine Differenzialausgabe der Brückenschaltung 20 mit einer ausreichend breiten Amplitude erhalten werden kann, wenn sie dem magnetischen mobilen Objekt 100 gegenüberliegt.
Sechste Ausführungsform
Eine magnetische Positionsdetektionsvorrichtung 80 gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung verwendet ein GMR-Element als ein magnetoelektrisches Umwandlungselement. Das GMR-Element ist eine Vorrichtung, die für ein Feld in einem Substrat sensitiv ist und einen spürbar größeren Magnetwiderstandseffekt als ein MR-Element hat. Folglich ermöglicht das GMR-Element eine magnetische Positionsdetektionsvorrichtung mit einem hohen S-zu-N-Verhältnis und wird daher geeignet verwendet.
Hiernach werden jeweils Komponenten beschrieben werden.
Magnetoelektrisches Umwandlungselement
Wie beschrieben wurde, ist das magnetoelektrische Umwandlungselement 2 ein Element, dessen elektrischer Widerstandswert mit einem Magnetfeld, das darauf anzulegen ist, variiert, und enthält Magnetwiderstandselemente, wie zum Beispiel ein MR(Magneto-Resistance)-Element, ein GMR(Giant Magneto-Resistance)-Element, ein TMR(Tunnel Magneto-Resistance)-Element und eine Halbleitervorrichtung, zum Beispiel ein Hall-Element. Es sollte jedoch erkannt werden, dass das magnetoelektrische Umwandlungselement 2, das in der Anmeldung von Interesse ist, eine Vorrichtung meint, die für ein Feld in einem Substrat sensitiv ist, das eine Sensitivität auf ein Magnetfeld in der Richtung der Oberfläche des Substrats 1 hat, auf dem das Element ausgebildet ist.
Substrat
Das Substrat 1 kann aus jedem geeigneten Material sein, um das magnetoelektrische Umwandlungselement 2 zu bilden und ein Si-Substrat, das mit verschiedenen Zwischenlagen dielektrischer Filme und dergleichen versehen ist, wird verwendet. Entweder kann eine so genannte Hybridkonfiguration, in der die Brückenschaltung 20 auf dem Substrat 1 gebildet ist und die Detektionsschaltung 30 auf einem anderen separaten Substrat 3 gebildet ist, oder eine so genannte monolithische Konfiguration, in der sowohl die Brückenschaltung 20 als auch die Detektionsschaltung 30 auf dem Substrat 1 vorgesehen sind, angenommen werden. In dem Fall der monolithischen Konfiguration kann das Substrat 1 jedes Substrat sein, das dazu geeignet ist, einen IC zu bilden. Neben einem normal verwendeten Si-Substrat sind auch ein GaAs-Substrat und ein SiC-Substrat mit einer hohen Wärmebeständigkeit möglich.
Magnet
Der Magnet 4 kann von jedem Typ (Material) und Form (Größe) sein, solange er eine Fähigkeit zum Anlegen eines optimalen Magnetfelds auf das magnetoelektrische Element 2 hat. Jeder der Typen inklusive eines Bondmagneten, eines Eisen-basierten Magneten, eines Ferritmagneten, eines seltene Erden-Magneten und eines amorphen Magneten ist möglich. Auch kann der Magnet 4 jede Form annehmen. Der Grund, warum der Magnet 4 im Wesentlichen eine Quadratpyramidenform in den jeweiligen obigen Ausführungsformen hat, ist, weil eine Form mit einer Oberfläche leichter gehandhabt wird, wenn die Position des Magneten 4 bestimmt ist oder die Magnetisierungsrichtung bestimmt ist.
Flussleiter
Der Flussleiter 5 kann von jedem Typ (Material) sein, solange sie die Fähigkeit hat, ein optimales Magnetfeld auf das magnetoelektrische Umwandlungselement 2 anzulegen. Jedes von weichen magnetischen Materialien mit hoher magnetischer Sättigungspermeabilität, wie zum Beispiel Fe, Co und Ni und Legierungen hiervon, steht zur Verfügung und unter anderem ist ein Fe-basiertes Material geeignet.
Verschiedene Modifikationen und Änderungen dieser Erfindung werden dem Fachmann offensichtlich sein, ohne von dem Schutzbereich und Grundgedanken dieser Erfindung abzuweichen, und es sollte verstanden werden, dass dieser nicht auf die illustrativen Ausführungsformen, die hierin beschrieben werden, beschränkt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 3682052 [0003, 0004]

Claims

Magnetische Positionsdetektionsvorrichtung, umfassend: ein Substrat (1); einen Magneten (4), der ein Magnetfeld senkrecht zu dem Substrat (1) anlegt; eine Brückenschaltung (20) mit zumindest einem ersten und zweiten magnetoelektrischen Umwandlungselement (2a, 2b), die auf dem Substrat (1) vorgesehen sind, von denen jedes einen elektrischen Widerstandswert aufweist, der mit einer Varianz des Magnetfelds in Verbindung mit einer Bewegung eines magnetischen mobilen Objekts (100) variiert; und eine Detektionsschaltung (30), welche die Bewegung des magnetischen mobilen Objekts (100) gemäß einer Ausgabe der Brückenschaltung (20) detektiert, wobei: die Detektionsschaltung (30) die Bewegung des magnetischen mobilen Objekts (100) auf der Basis einer Spannung an einem Verbindungsknoten des ersten und zweiten magnetoelektrischen Umwandlungselements (2a, 2b) detektiert; wobei eine Oberfläche des Substrats (1) im Wesentlichen senkrecht zu einer Magnetisierungsrichtung des Magneten (4) ist; wobei das zweite magnetoelektrische Umwandlungselement (2b) entlang der Magnetisierungsrichtung des Magneten (4) gesehen in einer Weise angeordnet ist, dass es auf einer ersten geraden Linie (104) liegt, die durch einen Mittelpunkt eines Magnetpols des Magneten (4) und parallel zu einer geraden Linie verläuft, die senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung des Magneten (4) und auch senkrecht zu einer Bewegungsrichtung des magnetischen mobilen Objekts (100) verläuft, oder in einer Weise angeordnet ist, dass es in einer Umgebung der ersten geraden Linie (104) liegt; und wobei das erste magnetoelektrische Umwandlungselement (2a) auf eine solche Weise angeordnet ist, dass, wenn es dem magnetischen mobilen Objekt (100) nicht gegenüberliegt, ein elektrischer Widerstandswert von ihm durch ein darauf anzulegendes Magnetfeld im Wesentlichen gleich einem elektrischen Widerstandswert des zweiten magnetoelektrischen Umwandlungselements (2b) durch ein darauf anzulegendes Magnetfeld ist.
Magnetische Positionsdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Flussleiter (5), der aus einem magnetischen Material gemacht ist und zwischen dem ersten und zweiten magnetoelektrischen Umwandlungselement (2a, 2b) und dem Magneten (4) vorgesehen ist, wobei: der Flussleiter (5) eine plattenförmige Form mit einer Oberfläche aufweist, die senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung des Magneten (4) verläuft; der Flussleiter (5), entlang der Magnetisierungsrichtung des Magneten (4) gesehen, in Bezug auf die erste gerade Linie (104) eine symmetrische Form aufweist; der Flussleiter (5) eine Form aufweist und an einem Ort ist, so dass ein Teil seiner Plattenoberfläche das erste und zweite magnetoelektrische Umwandlungselement (2a, 2b) überlappt; und ein Mittelpunkt des Flussleiters (5) näher an dem magnetischen mobilen Objekt (100) angeordnet ist, als der Mittelpunkt des Magnetpols des Magneten (4).
Magnetische Positionsdetektionsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei: der Flussleiter (5) eine plattenförmige Form mit einer Oberfläche aufweist, die senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung des Magneten (4) verläuft, und mit einem ersten und zweiten Vorsprung (5a, 5b) versehen ist, die in einer Richtung vorstehen, die näher an eine virtuelle Ebene gelangt, welche die virtuell erstreckte Oberfläche des Substrats (1) ist, mit einem Abstand in einer senkrechten Richtung zu der ersten geraden Linie (104); und das erste magnetoelektrische Umwandlungselement (2a) an einer Seite einer der Vorsprünge (5a, 5b) in Bezug auf das zweite magnetoelektrische Umwandlungselement (2b) angeordnet ist.
Magnetische Positionsdetektionsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei: der Flussleiter (5) eine plattenförmige Form aufweist, die eine Oberfläche, die senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung des Magneten (4) ausgerichtet ist, aufweist und mit ersten und zweiten Vorsprüngen (5a, 5b) versehen ist, die in einer Richtung vorstehen, die näher an eine virtuelle Ebene gelangt, welche die Oberfläche des virtuell erstreckten Substrats (1) ist, mit einem Abstand in einer Richtung senkrecht zu der ersten geraden Linie (104) und einer Einbuchtung (5c), die konkav ausgenommen ist, um von dem Substrat (1) in einer Nähe einer Mitte zwischen dem ersten und zweiten Vorsprung (5a, 5b) beabstandet zu sein; wobei das zweite magnetoelektrische Umwandlungselement (2b), entlang der Magnetisierungsrichtung des Magneten (4) gesehen, auf eine solche Weise angeordnet ist, dass ein Teil von ihm die Einbuchtung (5c) überlappt; und das erste magnetoelektrische Umwandlungselement (2a) auf eine solche Weise angeordnet ist, dass ein Teil von ihm mit einem Rest des Flussleiters (5) außer der Einbuchtung (5c) überlappt.
Magnetische Positionsdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Brückenschaltung (20) ferner dritte und vierte magnetoelektrische Umwandlungselemente (2c, 2d) aufweist, die auf dem Substrat (1) vorgesehen sind, von denen jedes einen elektrischen Widerstandswert aufweist, der mit einer Varianz des Magnetfelds in Verbindung mit einer Bewegung des magnetischen mobilen Objekts (100) variiert; wobei die Detektionsschaltung (30) die Bewegung des magnetischen mobilen Objekts (100) auf der Basis eines Spannungsunterschieds zwischen der Spannung an dem Verbindungsknoten des ersten und zweiten magnetoelektrischen Umwandlungselements (2a, 2b) und einer Spannung an einem Verbindungsknoten des dritten und vierten magnetoelektrischen Umwandlungselements (2c, 2d) detektiert; wobei das dritte magnetoelektrische Umwandlungselement (2c), entlang der Magnetisierungsrichtung des Magneten (4) gesehen, in einer Weise angeordnet ist, um auf der ersten geraden Linie (104) angeordnet zu sein, oder um in der Umgebung hiervon angeordnet zu sein; und wobei das dritte und vierte magnetoelektrische Umwandlungselement (2c, 2d) auf eine solche Weise angeordnet ist, dass, wenn sie dem magnetischen mobilen Objekt (100) nicht gegenüberliegen, eine Komponente in einem Substrat eines hierauf anzulegenden Magnetfelds im Wesentlichen dieselbe ist wie eine Komponente in einem Substrat eines Magnetfelds, das auf das erste und zweite magnetoelektrische Umwandlungselement (2a, 2b) anzulegen ist.
Magnetische Positionsdetektionsvorrichtung nach Anspruch 5, ferner umfassend: einen Flussleiter (5), der aus einem magnetischen Material gemacht ist und zwischen dem ersten bis vierten magnetoelektrischen Umwandlungselement (2a, 2b, 2c, 2d) und dem Magneten (4) vorgesehen ist, wobei: der Flussleiter (5) eine plattenförmige Form mit einer Oberfläche aufweist, die senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung des Magneten (4) verläuft; wobei der Flussleiter (5), entlang der Magnetisierungsrichtung des Magneten (4) gesehen, eine symmetrische Form in Bezug auf die erste gerade Linie (104) aufweist; wobei der Flussleiter (5) eine Form aufweist und an einem Ort ausgebildet ist, so dass ein Teil seiner Plattenoberfläche mit dem ersten und zweiten magnetoelektrischen Umwandlungselement (2a, 2b) überlappt; und ein Mittelpunkt des Flussleiters (5) näher an dem magnetischen mobilen Objekt (100) angeordnet ist, als der Mittelpunkt des Magnetpols des Magneten (4).
Magnetische Positionsdetektionsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei: der Flussleiter (5) eine plattenförmige Form mit einer Oberfläche aufweist, die senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung des Magneten (4) ausgerichtet ist, und die mit einem ersten und zweiten Vorsprung (5a, 5b) versehen ist, die in eine Richtung vorstehen, um näher an eine virtuelle Ebene zu gelangen, welche die Oberfläche des virtuell erstreckten Substrats (1) ist, mit einem Abstand in einer Richtung senkrecht zu der ersten geraden Linie (104); und das erste und vierte magnetoelektrische Umwandlungselement (2a, 2d) jeweils näher an den Vorsprüngen (5a, 5b) angeordnet ist, als das zweite und dritte magnetoelektrische Umwandlungselement (2b, 2c).
Magnetische Positionsdetektionsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei: der Flussleiter (5) eine plattenförmige Form aufweist, die eine Oberfläche aufweist, die senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung des Magneten (4) verläuft, und mit einem ersten und zweiten Vorsprung (5a, 5b) versehen ist, der in eine Richtung vorsteht, um näher an eine virtuelle Ebene zu gelangen, welche die Oberfläche des virtuell erstreckten Substrats (1) ist, mit einem Abstand in einer Richtung senkrecht zu der ersten geraden Linie (104) und einer Einbuchtung (5c), die konkav ausgenommen ist, um von dem Substrat (1) in einer Umgebung einer Mitte zwischen dem ersten und zweiten Vorsprung (5a, 5b) beabstandet zu sein; wobei das zweite und dritte magnetoelektrische Umwandlungselement (2b, 2c), entlang der Magnetisierungsrichtung des Magneten (4) gesehen, auf eine solche Weise angeordnet ist, dass ein Teil von ihnen die Einbuchtung (5c) überlappt; und wobei das erste und zweite magnetoelektrische Umwandlungselement (2a, 2b) auf eine solche Weise angeordnet ist, dass ein Teil von ihnen den Rest des Flussleiters (5) außer der Einbuchtung (5c) überlappt.
Magnetische Positionsdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die magnetoelektrischen Umwandlungselemente (2a, 2b, 2c, 2d) Giant-Magneto-Resistance-Elemente sind.
Magnetische Positionsdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die magnetoelektrischen Umwandlungselemente (2a, 2b, 2c, 2d) auf eine solche Weise angeordnet sind, dass, wenn sie einem Spaltabschnitt (102) des magnetischen mobilen Objekts (100) gegenüberliegen, das entlang seines Umfangs mit einem Zahnabschnitt (101) und dem Spaltabschnitt (102) versehen ist, die elektrischen Widerstandswerte aller magnetoelektrischen Umwandlungselemente (2a, 2b, 2c, 2d) durch ein auf sie anzulegendes Magnetfeld im Wesentlichen gleich sind.