-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
[Technisches Gebiet]
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Magnetdetektionseinrichtung und im Speziellen eine Magnetdetektionseinrichtung zum Detektieren eines magnetischen Felds, das sich mit einem Zeitverlauf ändert, wie zum Beispiel ein magnetisches Feld eines rotierenden Körpers, an dem Magnete bereitgestellt sind.
-
[Beschreibung des Stands der Technik]
-
Zum Beispiel offenbart das
japanische Patent Nummer 3655897 eine konventionelle Magnetdetektionseinrichtung zum Detektieren eines magnetischen Felds, das sich mit der Zeit ändert.
-
In einer solchen konventionellen Magnetdetektionseinrichtung rotiert ein scheibenähnlicher magnetischer Bewegungskörper in der umfänglichen Richtung mit einer Welle als eine Achse. In einem Fall, in dem zum Beispiel eine Welle an der Kurbelwelle eines Motors oder einer Radachse angebracht ist, rotiert ein magnetischer Bewegungskörper integral mit der Kurbelwelle oder der Radachse. Die äußere umfängliche Oberfläche des magnetischen Bewegungskörpers ist in einer solchen Weise magnetisiert, dass N-Pole und S-Pole alternierend/abwechselnd angeordnet sind. Ein Detektionselement ist so angeordnet, dass es dem magnetischen Bewegungskörper zugewandt ist. Das Detektionselement detektiert Änderungen des Magnetismus des magnetischen Bewegungskörpers, wenn dieser rotiert. Ein magnetoresistives Element wird als das Detektionselement verwendet. Wenn der magnetische Bewegungskörper rotiert, läuft der magnetische Bewegungskörper vor dem Detektionselement und folglich können Änderungen des magnetischen Felds durch die Detektion des Detektionselements durch die Anzahl der Umläufe des magnetischen Bewegungskörpers detektiert werden.
-
10 ist eine perspektivische Zeichnung, welche die Konfiguration einer konventionellen Magnetdetektionseinrichtung darstellt. Die Magnetdetektionseinrichtung ist mit einem magnetischen Bewegungskörper und magnetoresistiven Elementen versehen. 11A und 11B sind vergrößerte Zeichnungen eines Detektionselementabschnitts der Magnetdetektionseinrichtung von 10. 11A ist eine Zeichnung einer Seitenansicht und 11B ist eine Zeichnung einer Aufsicht.
-
In 10, 11A und 11B bezeichnet das Bezugszeichen 101 einen magnetischen Bewegungskörper. Die äußere umfängliche Oberfläche des magnetischen Bewegungskörpers ist in einer solchen Weise magnetisiert, dass N-Pole und S-Pole abwechselnd angeordnet sind. Die Bezugszeichen 102a und 102b bezeichnen magnetoresistive Elemente. Das Bezugszeichen 103 ist ein Magnet, der die magnetoresistiven Elemente 102a, 102b vormagnetistiert. Das Bezugszeichen 102 ist eine Verarbeitungsschaltungseinheit. Die Verarbeitungsschaltungseinheit 102 weist eine Leiterplatte auf, an deren Oberfläche Leiterbahnen aufgebracht sind. Das Bezugszeichen 104 ist eine Welle des magnetischen Bewegungskörpers 101. Die Welle 104 und der magnetische Bewegungskörper 101 drehen sich synchron. Der Magnet 103 ist in einer Richtung parallel zu der Welle 104 des magnetischen Bewegungskörpers 101 magnetisiert, wie durch den Pfeil mit durchgezogener Linie in 11A angezeigt. Der Magnet 103 ist in einem gegebenen Abstand von der äußeren umfänglichen Oberfläche des magnetischen Bewegungskörpers 101 angeordnet. Die magnetoresistiven Elemente 102a, 102b sind oberhalb des Magneten 103 angeordnet. Die magnetoresistiven Elemente 102a, 102b sind nebeneinander entlang der umfänglichen Richtung des magnetischen Bewegungskörpers 101, wie in 11B dargestellt, angeordnet. Die magnetoresistiven Elemente 102a, 102b sind mit einem gegebenen Abstand Le zwischen sich angeordnet. Die gestrichelten Pfeile in 11A bezeichnen ein Vormagnetisierungsfeld, das durch den Magneten 103 generiert wird. Ein kombiniertes magnetisches Feld des Vormagnetisierungsfelds, das durch den Magneten 103 generiert wird, und des magnetischen Felds, das durch den magnetischen Bewegungskörper 101 generiert wird, liegt an den magnetoresistiven Elemente 102a, 102b an. Die magnetoresistiven Elemente 102a, 102b detektieren lediglich ein Magnetfeld in einer Ebene senkrecht zu der Welle 104 in dem kombinierten Magnetfeld.
-
12 ist eine Zeichnung, die eine Charakteristik der magnetoresistiven Elemente darstellt, die in der konventionellen Magnetdetektionseinrichtung verwendet werden. In 12 ist die horizontale Achse das magnetische Feld (A/m), das an den magnetoresistiven Elementen 102a, 102b anliegt. Die vertikale Achse ist eine Widerstandsänderungsrate (%) des magnetoresistiven Elements 102a, 102b. Wie in 12 dargestellt, ist der Widerstandswert maximal, wenn das magnetische Feld, das an den magnetoresistiven Elementen 102a, 102b anliegt, Null ist. Auf der anderen Seite verringert sich der Widerstandswert, während sich der Wert des angelegten magnetischen Felds erhöht.
-
In der konventionellen Magnetdetektionseinrichtung, wie oben beschrieben, ist ein Vormagnetisierungsfeld durch den Magneten 103 an den magnetoresistiven Elementen 102a, 102b angelegt. Dieses Vormagnetisierungsfeld ist in 12 als ein Vormagnetisierungsfeld B0 dargestellt. Wenn der magnetische Bewegungskörper 101 mit der Welle 104 als eine Achse rotiert, ist die Variation des magnetischen Felds, das an den magnetoresistiven Elementen 102a, 102b durch das magnetische Feld des magnetischen Bewegungskörpers 101 anliegt, das heißt der Verarbeitungsbereich des magnetischen Felds, ein Bereich, der sich von B1 zu B2 in 12 erstreckt. In diesem Fall ist der Verarbeitunsbereich des magnetischen Felds der magnetoresistiven Elemente 102a und 102b bei beiden gleich, da die magnetoresistiven Elemente 102a, 102b in dem fixierten Abstand Le entlang der Rotationsrichtung des magnetischen Bewegungskörpers 101 angeordnet sind.
-
In der konventionellen Magnetdetektionseinrichtung gibt die Verarbeitungsschaltungseinheit 102 ein Signal aus, das der multipolaren Magnetisierung des magnetischen Bewegungskörpers 101 entspricht, auf der Basis der Änderungen der Widerstandswerte der magnetoresistiven Elemente 102a, 102b. Die Verarbeitungsschaltungseinheit 102 bestimmt einen Unterschied zwischen den Widerstandswerten der magnetoresistiven Elemente 102a, 102b und erhält ein Ausgabesignal Vc durch Durchführen einer Spannungswandlung des Unterschieds. Die Verarbeitungsschaltungseinheit 102 verformt das Ausgabesignal Vc ferner in eine Wellenform, um dadurch das finale Ausgabesignal Vo zu erhalten.
-
13 ist ein Beispiel eines Ablaufdiagramms, das die Operation der konventionellen Magnetdetektionseinrichtung zeigt. In 13 bezeichnet (a) die Widerstandswerte der magnetoresistiven Elemente 102a, 102b, bezeichnet (b) das Ausgabesignal Vc und bezeichnet (c) das Ausgabesignal Vo. Ferner ist P der Abstand der magnetischen Pole zwischen den N-Polen und S-Polen des magnetischen Bewegungskörpers 101.
-
Das magnetische Feld, das an den magnetoresistiven Elementen 102a, 102b anliegt, variiert entsprechend der Rotation des magnetischen Bewegungskörpers 101 mit der Welle 104 als eine Achse. Die Widerstandwerte der magnetoresistiven Elemente 102a, 102b variieren als ein Resultat, was in 13(a) dargestellt ist. In 13(a) bezeichnet die gestrichelte Linie den Widerstandswert des magnetoresistiven Elements 102a und die durchgezogene Linie bezeichnet den Widerstandswert des magnetoresistiven Elements 102b. Die magnetoresistiven Elemente 102a und 102b sind mit einem Abstand Le dazwischen entlang der Rotationsrichtung des magnetischen Bewegungskörpers 102 angeordnet. Entsprechend sind die Widerstandsänderungen der magnetoresistiven Elemente 102a, 102b voneinander um eine Phase proportional zu dem Abstand Le versetzt, wie in 13(a) dargestellt. Darum wird das Ausgabesignal Vc, das in 13(b) dargestellt ist, durch Bestimmen eines Unterschieds der Widerstandswerte der magnetoresistiven Elemente 102a, 102b und Durchführen einer Wandlung der Spannung des Unterschieds erhalten. Das Ausgabesignal Vo, das den magnetischen Polen des magnetischen Bewegungskörpers 101 entspricht, kann durch ein Umformen zu einer Wellenform durch Vergleichen des Ausgabesignals Vc mit einer Schwellspannung Vref, wie in 13(c) dargestellt, erhalten werden. Hier ist das Ausgabesignal Vc im Wesentlichen sinusförmig in einem Fall, in dem der Astand der magnetischen Pole P des magnetischen Bewegungskörpers 101 im Wesentlichen identisch zu dem Abstand Le zwischen den magnetoresistiven Elementen 102a, 102b ist.
-
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
-
[Technisches Problem]
-
Das Ausgabesignal Vc variiert abrupt in der Nähe des Zentrums des magnetischen Pols des magnetischen Bewegungskörpers 101 in einem Fall, in dem der Abstand zwischen den magnetischen Polen P des magnetischen Bewegungskörpers 101 und der Abstand Le zwischen den magnetoresistiven Elementen 102a, 102b im Wesentlichen identisch sind, wie oben beschrieben. Entsprechend kann die Rotationsposition des magnetischen Bewegungskörpers 101 mit hoher Präzision detektiert werden auch in der konventionellen Magnetdetektionseinrichtung in einem Fall, in welchem der Abstand P zwischen den magnetische Polen und der Abstand Le im Wesentlichen identische sind. Jedoch kann das Magnetisierungsmuster des magnetischen Bewegungskörpers 101 verschiedene Muster in Abhängigkeit von der Anwendung des magnetischen Bewegungskörpers 101 annehmen, während der Abstand P zwischen den magnetischen Polen auch in Abhängigkeit von jeder Anwendung variiert.
-
14 ist ein weiteres Beispiel eines Ablaufdiagramms, das die Betätigung der konventionellen Magnetdetektionseinrichtung illustriert. Das Beispiel, das in 14 dargestellt ist, ist ein Beispiel, in dem der magnetische Polabstand P des magnetischen Bewegungskörpers 101 größer als der Abstand Le der magnetoresistiven Elemente 102a, 102b ist. In 14 bezeichnet (a) die Widerstandswerte der magnetoresistiven Elemente 102a, 102b, bezeichnet (b) das Ausgabesignal Vc und bezeichnet (c) das Ausgabesignal Vo. In 14(a) bezeichnet die gestrichelte Linie den Widerstandswert des magnetoresistiven Elements 102a und die durchgezogene Linie bezeichnet den Widerstandswert des magnetoresistiven Elements 102b.
-
Wie in 14 dargestellt, ist dasselbe magnetische Feld an den magnetoresistiven Elementen 102a und 102b in einem Fall angelegt, in welchem der Abstand P der magnetischen Pole des magnetischen Bewegungskörpers 101 größer als der Abstand Le zwischen den magnetoresistiven Elementen 102a, 102b ist. Als ein Ergebnis tritt ein Bereich (A) auf, in welchem das Ausgabesignal Vc eine feste Spannung ist, wie in 14(c) dargestellt. Das Ausgabesignal Vc und die Schwellspannung Vref kommen sich in einem solchen Bereich (A) nahe; als ein Ergebnis wird das Ausgabesignal Vc durch Störungsrauschen und dergleichen leicht gestört und falsche Impulse treten wahrscheinlich auch in dem Ausgabesignal Vo auf. Ferner ist die Spannungsänderung des Ausgabesignals Vc flach und folglich fluktuieren die Positionen des fallenden Signals und des steigenden Signals des Ausgabesignals Vo einfach und eine Detektionspräzision ist schwach.
-
Um den obigen Zustand zu vermeiden ist es effektiv, den Abstand Le zwischen den magnetoresistiven Elementen 102a, 102b in Übereinstimmung mit dem Abstand der Magnetpole P des magnetischen Bewegungskörpers 101 zu setzen. Jedoch führt ein größerer Abstand zwischen den magnetischen Polen P des magnetischen Bewegungskörpers 101 zu einem größeren Abstand Le zwischen den magnetoresistiven Elementen 102a, 102b. Als ein Ergebnis wird die Platine, welche die Verarbeitungsschaltungseinheit 102 ausbildet, größer und dadurch die magnetische Detektionseinrichtung größer und teurer. Auch der Abstand Le zwischen den magnetoresistiven Elementen 102a, 102b muss für jeden magnetischen Bewegungskörper 101 angepasst werden.
-
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die mit dem Ziel, die obigen Problem zu lösen, erreicht wurde, eine magnetische Detektionseinrichtung zu erhalten, die in der Lage ist, die Rotation eines magnetischen Bewegungskörpers mit hoher Präzision zu detektieren, unabhängig von dem Abstand der magnetischen Pole der N-Pole und S-Pole des magnetischen Bewegungskörpers.
-
[Lösung des Problems]
-
Die vorliegende Erfindung ist eine Magnetdetektionseinrichtung, die beinhaltet: einen magnetischen Bewegungskörper, an dem N-Pole und S-Pole abwechselnd an einem kreisförmigen äußeren Umfang davon angeordnet sind, und welcher um eine Welle rotiert; zwei magnetoresistive Elemente, die so angeordnet sind, dass sie den äußeren Umfang des magnetischen Bewegungskörpers zugewandt sind und die Änderungen in einem magnetischen Feld des magnetischen Bewegungskörpers detektieren; eine Signalverarbeitungseinheit, die Signale der magnetoresistiven Elemente verarbeitet; und einen Magneten, der ein Vormagnetisierungsfeld an die magnetoresistiven Elemente anlegt, wobei eine Magnetisierungsrichtung des Magneten parallel zu der Welle des magnetischen Bewegungskörpers ist und die magnetoresistiven Elemente in einer Ebene senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung des Magneten angeordnet sind und die magnetoresistiven Elemente nebeneinander voneinander beabstandet in einer radialen Richtung des magnetischen Bewegungskörpers angeordnet sind.
-
[Vorteilhafte Effekte der Erfindung]
-
In der vorliegenden Erfindung sind die magnetoresistiven Elemente in der radialen Richtung des magnetischen Bewegungskörpers angeordnet und folglich ist ein Effekt hervorgerufen, eine hochpräzise Detektion der Rotation des magnetischen Bewegungskörpers zu ermöglichen, ohne eine Abhängigkeit des Abstands der magnetischen Pole der N-Pole und S-Pole des magnetischen Bewegungskörpers.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
-
1 ist eine perspektivische Zeichnung, die eine Konfiguration einer Magnetdetektionseinrichtung entsprechend Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
-
2A ist eine Zeichnung, die eine vergrößerte Seitenansicht einer Detektionseinheit in der Magnetdetektionseinrichtung entsprechend Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
-
2B ist eine Zeichnung einer vergrößerten Aufsicht der Detektionseinheit in der Magnetdetektionseinrichtung entsprechend der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
-
3 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Abstand L von einer zentralen Achse eines Magneten, der ein Vormagnetisierungsfeld an magnetoresistive Elemente anlegt, und einem magnetischen Feld B in der Magnetdetektionseinrichtung entsprechend Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
-
4 ist ein Diagramm, das eine Charakteristik einer MR Schleife eines magnetoresistiven Elements in der Magnetdetektionseinrichtung entsprechend der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
-
5 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel einer Signalverarbeitungsschalteinheit der Magnetdetektionseinrichtung entsprechend Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
-
6 ist ein Ablaufdiagramm, das die Betätigung der magnetischen Detektionseinrichtung entsprechend Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
-
7A ist eine Zeichnung einer vergrößerten Seitenansicht einer Detektionseinheit in der Magnetdetektionseinrichtung entsprechend Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
-
7B ist eine Zeichnung einer vergrößerten Aufsicht der Detektionseinheit in der Magnetdetektionseinrichtung entsprechend Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
-
8 ist ein Graph, der eine Charakteristik einer MR Schleife des magnetoresistiven Elements in der Magnetdetektionseinrichtung entsprechend Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung darstellt;
-
9 ist ein Ablaufdiagramm, das die Betätigung der Magnetdetektionseinrichtung entsprechend der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung darstellt;
-
10 ist eine perspektivische Zeichnung, welche die schematische Konfiguration einer konventionellen Magnetdetektionseinrichtung darstellt;
-
11A ist eine Zeichnung einer vergrößerten Seitenansicht einer Detektionseinheit in einer konventionellen Magnetdetektionseinrichtung;
-
11B ist eine Zeichnung einer vergrößerten Aufsicht einer Detektionseinheit in einer konventionellen Magnetdetektionseinrichtung;
-
12 ist eine Zeichnung, die eine Charakteristik einer MR Schleife eines magnetoresistiven Elements einer konventionellen Magnetdetektionseinrichtung darstellt;
-
13 ist ein Ablaufdiagramm zum Erklären einer Betätigung einer konventionellen Magnetdetektionseinrichtung; und
-
14 ist ein anderes Ablaufdiagramm zum Erklären der Betätigung einer konventionellen Magnetdetektionseinrichtung.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Ausführungsform 1
-
1 ist eine perspektivische Zeichnung, welche die Konfiguration einer Magnetdetektionseinrichtung entsprechend Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt. 2A und 2B sind Zeichnungen einer vergrößerten Ansicht einer Detektionseinheit einer Magnetdetektionseinrichtung. 2A ist eine Zeichnung einer Seitenansicht einer Detektionseinheit und 2B ist eine Zeichnung einer Draufsicht der Detektionseinheit.
-
Wie in 1 dargestellt, ist die Magnetdetektionseinrichtung entsprechend der Ausführungsform 1 aus einem magnetischen Bewegungskörper 1, magnetoresistiven Elementen 2a, 2b, einer Platine 2, einem Magneten 3 und einer Welle 4 gebildet.
-
Der magnetische Bewegungskörper 1 weist eine Scheibenform oder kreisförmige Schlauchform auf. Die kreisförmige äußere Umgebung des magnetischen Bewegungskörpers 1 ist zu einer Ringform magnetisiert sodass N-Pole und S-Pole abwechselnd angeordnet sind. Eine Welle 4 läuft durch das Zentrum des magnetischen Bewegungskörpers 1. Der magnetische Bewegungskörper 1 dreht sich in einer umfänglichen Richtung mit der Welle 4 als eine Achse.
-
Die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b sind an der Platine 2 montiert. Zwischen der Platine 2 und dem äußeren Umfang des magnetischen Bewegungskörpers 1 existiert eine Lücke mit einem vorher besetzten Abstand. Die Platine 2 kann als eine Leiterplatte hergestellt sein, an welcher die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b montiert sind oder kann als ein IC hergestellt sein, welcher die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b und eine Verarbeitungsschaltung umfasst. Die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b können an der unteren Fläche der Platine 2 an Stelle der oberen Fläche der Platine 2 bereitgestellt sein.
-
Wie in 1 dargestellt, sind die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b nebeneinander in der radialen Richtung des magnetischen Bewegungskörpers 1 angeordnet. Die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b sind voneinander in einem fixierten Abstand, der vorher gesetzt ist, beabstandet angeordnet. Das magnetoresistive Element 2b ist näher an dem magnetischen Bewegungskörper 1 als das magnetoresistive Element 2a positioniert. Entsprechend ist der Abstand von dem magnetoresistiven Element 2b zu dem magnetischen Bewegungskörper 1 kürzer als der Abstand zwischen dem magnetoresistiven Element 2a und dem magnetischen Bewegungskörper 1.
-
In 2A ist der Magnet 3 unterhalb der Platine 2 angeordnet. Das heißt, dass die Platine 2 und der Magnet 3 in dieser Reihenfolge in einer Richtung parallel zu der Welle 4 angeordnet sind. Die Platine 2 steht nicht direkt oberhalb des Magneten 3; hier ist ein Ende der Platine 2 weiter zu dem magnetischen Bewegungskörper 1 hervorstehend als ein Ende des Magneten 3. Zwischen dem Magneten 3 und der Platine 2 existiert eine Lücke mit einem vorherbestimmten Abstand in einer Richtung parallel zu der Welle 4. Der Magnet 3 legt ein Vormagnetisierungsfeld an die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b an.
-
Der Magnet 3 ist in einer Richtung parallel zu der Welle 4 magnetisiert, wie durch den Pfeil mit durchgezogener Linie in 2a dargestellt. Die Platine 2 ist in einer Ebene im Wesentlichen senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung von Magnet 3 dargestellt. Wie in 2a und 2b dargestellt, bezeichnet hier eine zentrale Achse 10 die zentrale Achse des Magneten 3 in der Magnetisierungsrichtung. Die zentrale Achse C ist parallel zu der Welle 4.
-
Das magnetoresistive Element 2a ist an der Platine 2 an einer Position angeordnet, die von der zentralen Achse C zu dem magnetischen Bewegungskörper 1 um einen Abstand La verschoben ist, angeordnet. Das magnetoresistive Element 2b ist an der Platine 2 an einer Position angeordnet, die von der zentralen Achse 10 zu dem magnetischen Bewegungskörper 1 um einen Abstand Lb verschoben ist. Unter der Annahme, dass die horizontale Richtung die Richtung senkrecht zu der zentralen Achse C des Magneten 3 ist, ist der Abstand La der Abstand zwischen der zentralen Linie des magnetoresistiven Elements 2a in der horizontalen Richtung und der zentralen Achse C des Magneten 3. Ähnlich ist der Abstand Lb der Abstand zwischen der zentralen Linie des magnetoresistiven Elements 2b in der horizontalen Richtung und der zentralen Achse C des Magneten 3. Die Abstände La, Lb müssen unterschiedlich sein und können auf einen beliebigen Abstand gesetzt sein.
-
Die Pfeile mit gestrichelter Linie in 2A bezeichnen ein Vormagnetisierungsfeld, das durch den Magneten 3 generiert wird. Ein kombiniertes magnetisches Feld, das durch das Vormagnetisierungsfeld, das durch den Magneten 3 generiert wird, und das magnetische Feld, das durch den magnetischen Bewegungskörper 1 generiert wird, zusammengesetzt ist, liegt an den magnetoresistiven Elementen 2a, 2b an. Die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b detektieren nur ein magnetisches Feld in einer Ebene senkrecht zu der Welle 4 in dem kombinierten magnetischen Feld.
-
3 stellt eine Beziehung zwischen einem magnetischen Feld B durch den Magneten 3 und einem Abstand L von der zentralen Achse C des Magneten 3 dar. In 3 ist die horizontale Achse der Abstand L (mm) von der zentralen Achse C des Magneten 3. Die vertikale Achse ist das magnetische Feld B (A/m) und die Vorzeichen +/– bezeichnen die Orientierung des magnetischen Felds B. Das magnetische Feld B stellt eine Komponente senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung des Magneten 3 in dem Vormagnetisierungsfeld von dem Magneten 3 dar. Die Bezugszeichen La und Lb in 3 sind die Bezugszeichen La und Lb, die in 2A dargestellt sind. Das magnetische Feld Ba bezeichnet eine Komponente senkrecht zu einer Magnetisierungsrichtung des Magneten 3 in dem Vormagnetisierungsfeld von dem Magneten 3 zu dem magnetoresistiven Element 2a. Ähnlich bezeichnet das magnetische Feld Bb eine Komponente senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung des Magneten 3 in dem Vormagnetisierungsfeld von dem Magneten 3 zu dem magnetoresistiven Element 2b. Die Bezugszeichen La‘, Lb‘, Ba‘ und Bb‘ in 3 werden in Ausführungsform 2 im Folgenden beschrieben.
-
4 ist ein Diagramm zum Darstellen einer Charakteristik im speziellen einer MR Kurve eines magnetoresistiven Elements 2a, 2b. In 4 ist die horizontale Achse das Magnetfeld (A/m), das an den magnetoresistiven Elementen 2a, 2b anliegt. Die vertikale Achse ist die Änderungsrate des Widerstands (%). Die Bezugszeichen Ba und Bb in 4 entsprechen den Bezugszeichen Ba und Bb in 3. Die Bezugszeichen ΔBa und ΔBb werden später beschrieben.
-
In der vorliegenden Ausführungsform werden wechselseitig unterschiedliche Vormagnetisierungsfelder Ba, Bb jeweils an den magnetoresistiven Elementen 2a, 2b durch den Magnet 3, wie in 3 und 4 dargestellt, angelegt. Das Vormagnetisierungsfeld Ba ist stärker als das Vormagnetisierungsfeld Bb und erfüllt die Beziehung Ba > Bb.
-
Wenn der magnetische Bewegungskörper 1 um die Welle 4 rotiert, liegt das magnetische Feld, das an das magnetoresistive Element 2a durch das magnetische Feld von dem magnetischem Bewegungskörper 1 angelegt wird, in einem Bereich von ΔBa. Entsprechend bildet ΔBa den Arbeitsbereich des magnetischen Felds des magnetoresistiven Elements 2a. Ähnlich, wenn der magnetische Bewegungskörper 1 um die Welle 4 rotiert, liegt das magnetische Feld, das an dem magnetoresistiven Element 2b durch das magnetische Feld von dem magnetischen Bewegungskörper 1 angelegt ist, in dem Bereich von ΔBb. Entsprechend bildet ΔBb den Arbeitsbereich des magnetischen Felds des magnetoresistiven Elements 2b. Wie in 4 dargestellt, sind die Arbeitsbereiche des magnetischen Felds ΔBa des magnetoresistiven Elements 2a und der Arbeitsbereich des magnetischen Felds ΔBb des magnetoresistiven Elements 2b darin unterschiedlich, sodass ΔBb breiter als ΔBa ist und die Beziehung ΔBb > ΔBa gilt.
-
Das starke Vormagnetisierungsfeld Ba ist an dem magnetoresistiven Element 2a angelegt und ist so gesetzt, dass es einem gesättigten Bereich in der MR Kurve führt. Entsprechend ist die Widerstandsänderung in dem magnetoresistiven Element 2a klein auch bei Änderungen des magnetischen Felds, das in dem magnetoresistiven Feld 2a durch die Rotation des magnetischen Bewegungskörpers 1 angelegt wird. Auf der anderen Seite wird das schwache Vormagnetisierungsfeld Bb an dem magnetoresistiven Element 2b angelegt und ist in einem Bereich einer abrupten Widerstandsänderung an der MR Schleife angeordnet. Entsprechend ist die Widerstandsänderung des magnetoresistiven Elements 2b groß in einem Fall, in dem das magnetische Feld, das an dem magnetoresistiven Element 2b angelegt wird, sich entsprechend der Rotation des magnetischen Bewegungskörpers 1 ändert.
-
Wie oben beschrieben steht das magnetoresistive Element 2b mit einem geringeren Abstand zu dem magnetischen Bewegungskörper 1 als das magnetoresistive Element 2a. Entsprechend ist die Variation des angelegten magnetischen Felds groß, wenn der magnetische Bewegungskörper 1 rotiert, und auch die Wertänderung ist groß. Die magnetoresistiven Element 2a und 2b müssen unterschiedliche Variationen des Widerstandwerts anzeigen und entsprechend muss das Vormagnetisierungsfeld Ba, das an dem magnetoresistiven Element 2a angelegt ist, nicht in einem Sättigungsbereich der MR Kurve liegen.
-
Der Grund für die Verwendung des magnetoresistiven Elements 2a, obwohl die Wertänderung des Widerstands klein ist, ist, die Temperaturcharakteristik zu verbessern. Falls ein fixierter Widerstand zumindest hypothetisch an Stelle des magnetoresistiven Elements 2a verwendet würde, würde das Ausgabesignal Vc basierend auf einem Unterschied zwischen dem Widerstandswert des magnetoresistiven Elements 2a und dem Widerstandswert des magnetoresistiven Elements 2b signifikant in Abhängigkeit von einer Temperaturänderung fluktuieren, da Temperaturkoeffizienten zwischen dem Widerstandswert des magnetoresistiven Elements 2b und dem Widerstandswert des fixierten Widerstands sich unterscheiden. Dies wird detailliert im Folgenden beschrieben.
-
Änderungen des Widerstandwerts in den magnetoresistiven Elementen 2a, 2b werden einer Signalverarbeitung in der Detektionseinheit, die in 5 dargestellt ist, zugeführt. 5 ist ein Diagramm, das einer Konfiguration der Detektionseinheit der magnetischen Detektionseinrichtung entsprechend der Ausführungsform 1 darstellt. Die Detektionseinheit ist aus den magnetoresistiven Elementen 2a, 2b und einer Signalverarbeitungseinheit 11 an der Platine 2 gebildet. Ein Komparator 10 ist in der Signalverarbeitungseinheit 11 bereitgestellt.
-
Wie in 5 dargestellt, bilden die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b, die in Reihe geschaltet sind, eine Brückenschaltung. In 5 ist Vc ein Ausgabesignal der Brückenschaltung. Ferner ist Vref die Schwellspannung, die an den Komparator 10 angelegt wird, und Vo ist das Ausgabesignal des Komparators 10. Die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b sind in Reihe zwischen einer Konstantspannung Vcc und Erde verbunden. Entsprechend wird eine Änderung der Widerstandswerte der magnetoresistiven Elemente 2a, 2b zu einer Spannung umgewandelt, um das Ausgabesignal Vc zu erhalten. Das Ausgabesignal Vc wird in den Komparator eingegeben. Das eingegebenen Ausgabesignal Vc wird durch Vergleichen des eingegebenen Ausgabesignals Vc mit der Schwellspannung Vref in dem Komparator 10 zu einer Wellenform umgeformt, um das Ausgabesignal Vo zu erhalten und auszugeben.
-
In der Detektionseinheit, die in 5 dargestellt ist, wird das Ausgabesignal folglich auf der Basis einer Differenz zwischen den Widerstandswerten der magnetoresistiven Elemente 2a, 2b bestimmt. In Fällen einer großen Temperaturänderung beinhaltet das Ausgabesignal Vc einen Fehler, wenn die Temperaturkoeffizienten der magnetoresistiven Elemente 2a, 2b sich unterscheiden. Darum ist es bevorzugt identische Elemente zu verwenden, welche den gleichen Temperaturkoeffizienten aufweisen, also die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b. Das magnetoresistive Element 2a wird aus diesem Grund verwendet, obwohl Änderungen in dem Widerstandswert des magnetoresistiven Elements 2a klein sind.
-
6 ist ein Ablaufdiagramm, das die Operation der magnetischen Detektionseinrichtung entsprechend der vorliegenden Ausführungsform 1 darstellt. In 6 bezeichnet (a) die Änderung der Widerstandswerte der magnetoresistiven Elemente 2a, 2b, wenn der magnetische Bewegungskörper 1 mit der Welle 4 als eine Achse rotiert, bezeichnet (b) das Ausgabesignal Vc der Brückenschaltung, und bezeichnet (c) das Ausgabesignal Vo des Komparators 10. In 6(a) bezeichnet die gestrichelte Linie den Widerstandswert des magnetoresistiven Elements 2a und die durchgezogene Linie den Widerstandswert des magnetoresistiven Elements 2b.
-
Das magnetische Feld, das an den magnetoresistiven Elementen 2a, 2b anliegt, variiert entsprechend der Rotation des magnetischen Bewegungskörpers 1 mit der Welle 4 als eine Achse. Die Widerstandswerte der magnetoresistiven Elemente 2a, 2b variieren als ein Ergebnis, wie in 6(a) dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt sind die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b voneinander beabstandet mit einem fixierten Abstand, der vorher gesetzt ist, in der radialen Richtung des magnetischen Bewegungskörpers 1 angeordnet. Entsprechend existiert kein Phasenunterschied in der Widerstandsänderung der magnetoresistiven Elemente 2a, 2b. Auf der anderen Seite wie in 4 dargestellt, da die Arbeitsbereiche des magnetischen Felds ΔBa und ΔBb unterschiedlich sind, sind die Widerstandswerte der magnetoresistiven Elemente 2a und 2b unterschiedlich. Ein Ausgabesignal Vc der Brückenschaltung, das in 6(b) dargestellt ist, wird entsprechend erhalten. Als ein Ergebnis wird es möglich, ein Signal entsprechend der magnetischen Pole des magnetischen Bewegungskörpers 1 als das Ausgabesignal Vo des Komparators 10 zu erhalten, wie in 6(c) gezeigt. In diesem Fall ändert sich das Ausgabesignal Vc der Brückenschaltung abrupt an einer Grenze zwischen den N-Polen und den S-Polen des magnetischen Bewegungskörpers 1. Als ein Ergebnis ist eine Fluktuation in der fallenden Position und der erhöhenden Position des Ausgabesignals Vo des Komparators 10 klein und die Rotation des magnetischen Bewegungskörpers 1 kann mit hoher Präzision detektiert werden. In der vorliegenden Ausführungsform kann folglich ein Signal entsprechend den magnetischen Polen des magnetischen Bewegungskörpers 1 als das Ausgabesignal Vo des Komparators 10 erhalten werden und entsprechend können die Umdrehungen oder Rotationswinkel des magnetischen Bewegungskörpers 1 mit hoher Präzision durch Messen der Anzahl der Pulse des Ausgabesignals Vo erhalten werden.
-
In der vorliegenden Ausführungsform 1 ist der Bereich, in welchem das Ausgabesignal Vc der Brückenschaltung und die Schwellspannung Vref sich nahe kommen, klein und falsche Pulse, die von Störrauschen abgeleitet werden, treten nicht einfach auf.
-
Die Richtung, in welcher die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b angeordnet sind, ist die radiale Richtung des magnetischen Bewegungskörpers 1 und die Bewegungsrichtung des magnetischen Bewegungskörpers 1 ist die umfängliche Richtung. Als Konsequenz ist die Richtung, in welcher die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b angeordnet sind, unterschiedlich von der Bewegungsrichtung des magnetischen Bewegungskörpers 1. Entsprechend ist eine hochpräzise Detektion ermöglicht unabhängig von dem Abstand der magnetischen Pole des magnetischen Bewegungskörpers 1.
-
Ein Detektionsverfahren entsprechend der vorliegenden Ausführungsform 1 ist geeignet zum Detektieren eines magnetischen Bewegungskörpers 1, insbesondere wenn dieser eine kleine Anzahl magnetischer Pole pro Rotation eines Rotors aufweist und in welchem einzelne Abstände der magnetischen Pole relativ groß sind, zum Beispiel in einem magnetisierten Rotor, der an einer Nockenwelle eines Motors angebracht ist.
-
Die magnetische Detektionseinrichtung entsprechend der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung ist folglich bereitgestellt mit: dem magnetischen Bewegungskörper 1, in welchem N-Pole und S-Pole abwechselnd an einem kreisförmigen äußeren Umfang angeordnet sind und welcher mit der Welle 4 als eine Achse rotiert; die zwei magnetoresistiven Elemente 2a, 2b, die dem äußeren Umfang des magnetischen Bewegungskörpers 1 zugewandt angeordnet sind und welche Änderungen in dem magnetischen Feld des magnetischen Bewegungskörpers 1 detektieren; der Signalverarbeitungseinheit 11, welche die Signale der magnetoresistiven Elemente 2a, 2b verarbeitet; und dem Magneten 3, der ein Vormagnetisierungsfeld an den magnetoresistiven Elementen 2a, 2b anlegt. Die Magnetisierungsrichtung des Magneten 3 ist parallel zu der Welle 4 des magnetischen Bewegungskörpers 1. Die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b sind in einer Ebene senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung des Magneten 3 angeordnet. Die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b sind nebeneinander voneinander beabstandet angeordnet und in der radialen Richtung des magnetischen Bewegungskörpers 1 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform 1 ist die Magnetdetektionseinrichtung in dieser Weise ausgestaltet, folglich sind die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b nebeneinander in der radialen Richtung des magnetischen Bewegungskörpers 1 angeordnet, nicht in der umfänglichen Richtung. Darum wird die Magnetdetektionseinrichtung nicht durch den Abstand der magnetischen Pole der N-Pole und S-Pole des magnetischen Bewegungskörpers 1 beeinflusst und es wird entsprechend möglich, die Rotation des magnetischen Bewegungskörpers 1 mit hoher Präzision unabhängig von dem Magnetabstand zu detektieren.
-
In der obigen Erklärung wurde ein Beispiel beschrieben, in welchem die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b an der Platine 2 an Positionen angeordnet sind, die um Abstände La, Lb von der zentralen Achse C in einer Richtung zu dem magnetischen Bewegungskörper 1 verschoben sind. Jedoch ist die Ausführungsform nicht darauf beschränkt und die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b können an der Platine 2 an Positionen angeordnet sein, die um Abstände La, Lb von der zentralen Achse C in einer Richtung verschoben sind, welche von dem magnetischen Bewegungskörper 1 weg zeigt. In diesem Fall ist jedoch das magnetoresistive Element 2b weiter von dem magnetischen Bewegungskörper 1 als das magnetoresistive Element 2a entfernt und folglich ist die Operation in der Ausführungsform umgekehrt mit Bezug zu diesem Merkmal. Natürlich ist der erreichte Effekt identisch zu dem der Ausführungsform 1.
-
Ausführungsform 2
-
7A und 7B sind vergrößerte Zeichnungen einer Detektionseinheit einer magnetischen Detektionseinrichtung entsprechend Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. 7A stellt eine Zeichnung einer Seitenansicht einer Detektionseinheit dar und 7B stellt eine Zeichnung einer Aufsicht einer Detektionseinheit dar. Die allgemeine Konfiguration der magnetischen Detektionseinrichtung entsprechend der vorliegenden Ausführungsform ist identisch zu der Konfiguration von Ausführungsform 1, die in 1 dargestellt ist, und wird hier nicht erklärt.
-
In 7A ist der Magnet 3 in einer Richtung parallel zu der Welle 4, die durch den Pfeil mit durchgezogener Linie dargestellt, ähnlich zu Ausführungsform 1 magnetisiert. Die Platine 2 ist in einer Ebene im Wesentlichen senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung des Magneten 3 angeordnet. Die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b sind an beiden Seiten der zentralen Achse C des Magneten 3 in der Magnetisierungsrichtung über die zentrale Achse C angeordnet. Das magnetoresistive Element 2b ist näher an dem magnetischen Bewegungskörper 1 als das magnetoresistive Element 2a angeordnet. Das magnetoresistive Element 2a ist an einer Position angeordnet, welche um einen Abstand La‘ von der zentralen Achse C des Magneten 3 an der Seite gegenüber zu der des magnetischen Bewegungskörpers 1 verschoben. Das magnetoresistive Element 2b ist an einer Position angeordnet, welche um einen Abstand Lb‘ von der zentralen Achse C des Magneten 3 an der Seite des magnetischen Bewegungskörpers 1 verschoben ist. Der Abstand La‘ ist hier der Abstand zwischen der zentralen Linie des magnetoresistiven Elements 2a in der horizontalen Richtung und der zentralen Richtung des Magneten 3, unter der Annahme, dass die horizontale Richtung als eine Richtung senkrecht zu der zentralen Achse C des Magneten 3 betrachtet wird. Ähnlich ist der Abstand Lb‘ der Abstand zwischen der zentralen Linie des magnetoresistiven Elements 2b in der horizontalen Richtung und der zentralen Achse C des Magneten 3. In 7 unterscheiden sich der Abstand La‘ und der Abstand Lb‘ voneinander und es gilt die Beziehung Lb‘ > La‘. Jedoch ist die Ausführungsform nicht darauf beschränkt und es kann Lb‘ < La‘ gelten.
-
Die Pfeile aus gestrichelten Linien in 7A bezeichnen das magnetische Feld, das durch den Magneten 3 generiert wird. Ein kombiniertes magnetisches Feld aus dem magnetischen Feld, das durch den Magneten 3 generiert wird, und dem magnetischen Feld, das durch den magnetischen Bewegungskörper 1 generiert wird, liegt an den magnetoresistiven Elementen 2a, 2b an. Die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b detektieren nur ein Magnetfeld in einer Ebene senkrecht zu der Welle 4 in dem kombinierten Magnetfeld. Hier liegt das Magnetfeld Ba‘ an dem magnetoresistiven Element 2a und das Magnetfeld Bb‘ an dem magnetoresistiven Element 2b, wie in 3 dargestellt, an.
-
8 stellt einen Graphen dar, der eine Charakteristik insbesondere eine MR Kurve der magnetoresistiven Elemente 2a, 2b darstellt. In 8 ist die horizontale Achse das magnetische Feld (A/m), das an den magnetoresistiven Elementen 2a, 2b anliegt. Die vertikale Achse ist die Änderungsrate des Widerstands (%) der magnetoresistiven Elemente 2a, 2b. In 8 bezeichnet das Magnetfeld Ba‘ eine Komponente senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung des Magneten 3 in dem Vormagnetisierungsfeld von dem Magneten 3 zu dem magnetoresistiven Element 2a. Ähnlich bezeichnet das magnetische Feld Bb‘ eine Komponente senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung des Magneten 3 in dem Vormagnetisierungsfeld von dem Magneten 3 zu dem magnetoresistiven Elemente 2b.
-
Wie oben beschrieben, sind die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b in der vorliegenden Ausführungsform an beiden Seiten der zentralen Achse C des Magneten 3 in der Magnetisierungsrichtung über die zentrale Achse C angeordnet. Entsprechend sind die Vormagnetisierungsfelder Ba‘, Bb‘ die unterschiedliche Orientierungen aufweisen, jeweils durch den Magneten 3 an die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b angelegt, wie in 8 dargestellt.
-
Wie oben beschrieben sind die Abstände der magnetoresistiven Elemente 2a, 2b von der zentralen Achse C des Magneten 3 unterschiedlich und entsprechend ist die Stärke der Vormagnetisierungsfelder Ba‘, Bb‘ unterschiedlich. Das Vormagnetisierungsfeld Ba‘ ist stärker als das Vormagnetisierungsfeld Bb‘ und es gilt die Beziehung |Ba‘| > |Bb‘|. Entsprechend ist die Widerstandsänderung auch bei Änderungen in dem magnetischen Feld, das an dem magnetoresistiven Element 2a anliegt, während sich der magnetische Bewegungskörper 1 dreht, klein. Demgegenüber ist das Vormagnetisierungsfeld Bb‘, das schwach ist, an dem magnetoresistiven Element 2b angelegt und folglich ist die Widerstandsänderung, die von Änderungen in dem magnetischen Feld, das entsprechend der Rotation des magnetischen Bewegungskörpers 1 angelegt wird, groß. Wie in 8 dargestellt, erfüllt der Arbeitsbereich des magnetischen Felds ΔBa‘, ΔBb‘, wenn der magnetische Bewegungskörper 1 mit der Welle 4 als eine Achse rotiert, die Beziehung ΔBa‘ < ΔBb‘. Hier ist ΔBa‘ der Arbeitsbereich des magnetischen Felds des magnetoresistiven Elements 2a und ΔBb‘ ist der Arbeitsbereich des magnetischen Felds des magnetoresistiven Elements 2b.
-
Änderungen in den Widerstandswerten in den magnetoresistiven Elementen 2a, 2b durchlaufen eine Signalverarbeitung in der Detektionseinheit, die in 5 dargestellt ist, die für Ausführungsform 1 erklärt wurde.
-
9 ist ein Ablaufdiagramm, welches die Betätigung der magnetischen Detektionseinrichtung entsprechend der vorliegenden Ausführungsform 2 beschreibt. In 9 bezeichnet (a) die Widerstandsänderung der magnetoresistiven Element 2a, 2b, wenn der magnetische Bewegungskörper 1 um die Welle 4 rotiert, bezeichnet (b) das Ausgabesignal Vc der Brückenschaltung und bezeichnet (c) das Ausgabesignal Vo des Komparators 10. In 9(a) bezeichnet die gestrichelte Linie den Widerstandswert des magnetoresistiven Elements 2a und die durchgezogene Linie den Widerstandswert des magnetoresistiven Elements 2b.
-
Das magnetische Feld, das an den magnetoresistiven Elementen 2a, 2b anliegt, variiert entsprechend der Rotation des magnetischen Bewegungskörpers 1 um die Achse der Welle 4 und die Widerstandswerte der magnetoresistiven Elemente 2a, 2b variieren, wie in 9(a) dargestellt. Die Orientierung der Vormagnetisierungsfelder Ba‘, Bb‘, die an den magnetoresistiven Elementen 2a, 2b durch den Magneten 3 anliegt, sind zu diesem Zeitpunkt unterschiedlich, wie in 8 dargestellt, und folglich sind die Widerstandsänderungen der magnetoresistiven Elemente 2a und 2b unterschiedlich. In einem Fall, in dem zum Beispiel ein S-Pol des magnetischen Bewegungskörpers 1 der Detektionseinheit zugewandt ist, ist die Orientierung des magnetischen Felds von dem Magneten 3, welches an dem magnetoresistiven Element 2a anliegt, und die Orientierung des magnetischen Felds von dem magnetischen Bewegungskörper 1 in umgekehrten Richtungen. Entsprechend ist das magnetische Feld, das an dem magnetoresistiven Elemente 2a anliegt, schwach und der Widerstandswert höher. Andererseits ist für das magnetoresistive Element 2b die Orientierung des magnetischen Felds von dem Magneten 3 und die Orientierung des magnetischen Felds von dem magnetischen Bewegungskörper 1 gleich und entsprechend ist das angelegte Feld stärker und der Widerstandswert geringer. Ein Ausgabesignal Vc einer Brückenschaltung, das in 9(b) dargestellt ist, wird als ein Ergebnis erhalten. Das Ausgabesignal Vo des Komparators 10 wird erhalten, welches ein Signal entsprechend den magnetischen Polen des magnetischen Bewegungskörpers 1 ist, wie in 9(c).
-
Wie in Ausführungsform 1 ist in der vorliegenden Ausführungsform das Ausgabesignal Vc der Brückenschaltung an den Grenzen zwischen den N-Polen und den S-Polen abrupt variierend und entsprechend ist die Fluktuation in der fallenden Position und der steigenden Position des Ausgabesignals Vo des Komparators 10 klein und die Rotation des magnetischen Bewegungskörpers 1 kann mit einer hohen Präzision detektiert werden.
-
In der vorliegenden Ausführungsform sind, wie oben beschrieben, die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b nebeneinander in der radialen Richtung des magnetischen Bewegungskörpers 1 angeordnet und folglich werden diese nicht durch den Abstand der magnetischen Pole des magnetischen Bewegungskörpers 1 beeinflusst. Entsprechend erlaubt die vorliegende Ausführungsform eine hochpräzise Detektion ohne eine Abhängigkeit von dem Abstand der magnetischen Pole des magnetischen Bewegungskörpers 1 ähnlich zur Ausführungsform 1.
-
Ausführungsform 3
-
In Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung sind die Abstände La‘ und Lb‘, in welchen die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b in Ausführungsform 2, wie oben beschrieben, angeordnet sind, so gesetzt, dass sie die folgenden Beziehung La‘ = Lb‘ erfüllen. In Ausführungsform 1 sind die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b an derselben Seite mit Bezug zur der zentralen Achse C des Magneten 3 angeordnet und folglich kann die Beziehung La = Lb hier nicht angewendet werden. In der vorliegenden Ausführungsform sind jedoch die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b an beiden Seite der zentralen Achse C des Magneten 3 über die zentrale Achse C angeordnet und es ist möglich La‘ = Lb‘ zu setzen. Ausführungsform 3 ist identisch zu Ausführungsform 1 und Ausführungsform 2 mit Bezug zu den anderen Merkmalen und folglich werden diese Merkmale hier nicht erklärt.
-
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Abstände La‘ und Lb‘, in denen die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b angeordnet sind, gesetzt gleich zu sein, das heißt, La‘ = Lb‘ zu folgen. Entsprechend erfüllen die magnetischen Felder Ba‘, Bb‘, die an den magnetoresistiven Elementen 2a, 2b anliegen, Ba‘ = –Bb‘. Als ein Ergebnis sind die magnetischen Felder Ba‘, Bb‘, die an den magnetoresistiven Elementen 2a, 2b anliegen, magnetische Felder identischer Stärke aber unterschiedlicher Orientierung. Wie in 8 dargestellt, hängt die Änderung des Widerstands der magnetoresistiven Elemente 2a, 2b nicht von der Orientierung sondern von der Stärke des magnetischen Felds ab. Die Widerstandswerte der magnetoresistiven Elemente 2a, 2b, die magnetische Felder identischer Stärke aber unterschiedlicher Orientierung angelegt aufweisen, sind entsprechend identisch. Als Konsequenz ändern sich die Widerstandswerte der magnetoresistiven Elemente 2a, 2b gleichermaßen auch in einem Fall, in welchem die
-
Widerstandswerte der magnetoresistiven Elemente 2a, 2b in Abhängigkeit eines äußeren Faktors wie Temperatur ändern. Die Schwellspannung Vref des Komparators 10, der in 5 dargestellt ist, kann dafür wie folgt gesetzt sein. Vref = Vcc/2
-
Als ein Ergebnis kann die Rotation des magnetischen Bewegungskörpers mit hoher Präzision detektiert werden, auch wenn ein Störungsfaktor wie eine Temperatur oder dergleichen existiert.
-
Es wurde beschrieben, dass ähnlich zu Ausführungsformen 1 und 2 die vorliegende Ausführungsform eine hochpräzise Detektion ermöglicht ohne eine Abhängigkeit des Abstands der magnetischen Pole des magnetischen Bewegungskörpers 1. In der vorliegenden Ausführungsform sind die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b über die zentrale Achse C des Magneten 3 in der Magnetisierungsrichtung in identischen Abständen von der zentralen Achse C des Magneten 3 in der Magnetisierungsrichtung angeordnet. Darum kann die Rotation des magnetischen Bewegungskörpers mit hoher Präzision detektiert werden, sogar wenn ein Störfaktor wie eine Temperatur oder dergleichen vorhanden ist.
-
Ausführungsform 4
-
In Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung ist das magnetische Feld (im Folgenden als magnetisches Feld Bmag bezeichnet) von dem Magneten 3, der das Vormagnetisierungsfeld an den magnetoresistiven Elementen 2a, 2b anlegt, in einer solchen Weise gesetzt, dass in den Konfigurationen von Ausführungsformen 1 bis 3 eine kombinierte magnetische Feldstärke des magnetischen Felds (im Folgenden bezeichnet als magnetisches Feld Btarget) von dem magnetischen Bewegungskörper 1, wie durch die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b detektiert, und das
-
magnetische Feld Bmag von dem Magneten 3 zu allen Zeiten wie folgt ist: Btarget + Bmag > 0.
-
Als ein Ergebnis tritt die Änderung des magnetischen Felds, das an den magnetoresistiven Elementen 2a, 2b anliegt, nicht über ein magnetisches Nullfeld auf und folglich können gute Signale erhalten werden.
-
Es wurde beschrieben, ähnlich zu Ausführungsformen 1 bis 3, dass die vorliegende Ausführungsform eine hochpräzise Detektion unabhängig von dem Abstand der magnetischen Pole des magnetischen Bewegungskörpers 1 ermöglicht. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Stärke des magnetischen Felds von dem Magneten 3 in einer solchen Weise gesetzt, dass die Stärke des kombinierten magnetischen Felds Btarget + Bmag des magnetischen Felds von dem magnetischen Bewegungskörper 1, wie durch die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b detektiert, und dem magnetischen Feld des Magneten 3 zu keiner Zeit 0 ist. Darum tritt zu keinem Zeitpunkt eine Änderung des magnetischen Felds, das an den magnetoresistiven Elementen 2a, 2b anliegt, über ein magnetisches Nullfeld auf und folglich können gute Signale erhalten werden.
-
Ausführungsform 5
-
In Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung werden Riesenmagnetowiderstandselemente (im Folgenden als GMR-Elemente bezeichnet) eines Stärkedetektionstyps als die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b in Ausführungsformen 1 bis 3 verwendet.
-
Die GMR-Elemente werden aus einem sogenannten künstlichen Gitterfilm konstruiert, das heißt einem Stapel, in welchem magnetische Schichten und nicht-magnetische Schichten eine Dicke in einem Bereich von mehreren Ångström bis mehreren 10 Ångström aufweisen, abwechselnd gestapelt. Im Vergleich zu magnetoresistiven Elementen (MR-Elementen) weisen GMR-
-
Elemente einen bemerkenswert betonten MR-Effekt auf (Änderungsrate der MR) und zeigen charakteristische Änderungen im Widerstand in Abhängigkeit von der Stärke des magnetischen Felds in der Stapelebene. Durch Verwendung von GMR-Elementen in den magnetoresistiven Elementen 2a, 2b kann ein SN Verhältnis und ein Rauschfestigkeit folglich erhöht werden.
-
Es wurde beschrieben, ähnlich zu Ausführungsformen 1 bis 3, dass die vorliegende Offenbarung eine hochpräzise Detektion unabhängig von dem Abstand der magnetischen Pole des magnetischen Bewegungskörpers 1 ermöglicht. In der vorliegenden Ausführungsform sind die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b aus Riesenmagnetowiderstandselementen hergestellt, welche einen künstlichen Gitterfilm verwenden und folglich wird es möglich ein SN Verhältnis und eine Rauschfestigkeit zu erhöhen.
-
Ausführungsform 6
-
In Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung wird ein Ferrit als das magnetische Material des magnetischen Bewegungskörpers 1 in Ausführungsformen 1 bis 3 verwendet. Insbesondere ist der äußere Umfang des magnetischen Bewegungskörpers 1 unter Verwendung eines Ferrits in einer solchen Weise magnetisiert, dass sich N-Pole und S-Pole abwechseln.
-
Ferrit ist preiswert aber die magnetische Kraft davon ist schwach und entsprechend werden Änderungen des magnetischen Felds beim Rotieren des magnetischen Bewegungskörpers 1 klein. Jedoch unter Verwendung der magnetoresistiven Elemente 2a, 2b als Detektionselemente kann eine ausreichende Widerstandsänderung detektiert werden und eine hochpräzise Detektionseinrichtung kann ökonomisch erhalten werden, sogar wenn die Änderungen des magnetischen Felds klein sind.
-
Es wurde beschrieben, ähnlich zu Ausführungsformen 1 bis 3, dass die vorliegende Ausführungsform eine hochpräzise Detektion unabhängig von dem Abstand der magnetischen Pole des magnetischen Bewegungskörpers 1 ermöglicht. In der vorliegenden Ausführungsform können Kosten reduziert werden, während eine hochpräzise magnetische Detektion sichergestellt wird, da ein Ferrit als das magnetische Material der magnetoresistiven Elemente 2a, 2b verwendet wird.
-
Ausführungsform 7
-
In Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung wird ein Magnet als das magnetische Material des magnetischen Bewegungskörpers 1 in Ausführungsform 1 bis 3 verwendet. Insbesondere der äußere Umfang des magnetischen Bewegungskörpers 1 ist unter Verwendung eines Magnets in einer solchen Weise magnetisiert, dass N-Pole und S-Pole abwechselnd angeordnet sind. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Material, das im Wesentlichen identisch zu dem des Magneten 3 ist, welcher ein Vormagnetisierungsfeld an die magnetoresistiven Elemente 2a, 2b anlegt, als der Magnet verwendet, der als ein magnetisches Material des magnetischen Bewegungskörpers 1 verwendet wird.
-
Die Temperaturcharakteristik der magnetischen Kräfte des Magneten variiert in Abhängigkeit von dem magnetischen Material, das verwendet wird. Zum Beispiel zeigt ein Temperaturkoeffizient einer Remanenzflussdichte einen fünfmal größeren Unterschied zwischen SmCo-basierten Magneten und einem Ferrit-basierten Magneten. Durch Setzen des magnetischen Materials des magnetischen Bewegungskörpers 1 und des magnetischen Materials des Magneten 3 auf ein Material, das im Wesentlichen identisch zueinander ist, wird es möglich, gute Signale zu erhalten, ohne dass das magnetische Feld, das an den magnetoresistiven Elementen 2a, 2b anliegt, ein magnetisches Nullfeld erreicht, sogar bei Änderungen der Temperatur.
-
Es wurde beschrieben, ähnlich zu Ausführungsformen 1 bis 3, dass die vorliegende Erfindung eine hochpräzise Detektion unabhängig von dem Abstand der magnetischen Pole des magnetischen Bewegungskörpers 1 ermöglicht. In der vorliegenden Ausführungsform ist darüber hinaus das magnetische Material des magnetischen Bewegungskörpers 1 und des Magneten 3 aus demselben Material ausgebildet. Darum werden vorteilhafte Signale erhalten, wobei das magnetische Feld, das an den magnetoresistiven Elementen 2a, 2b anliegt, niemals ein magnetisches Nullfeld wird, sogar bei Änderungen der Temperatur.
-
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
-
