JP6034650B2 - 回転角検出装置 - Google Patents
回転角検出装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6034650B2 JP6034650B2 JP2012230425A JP2012230425A JP6034650B2 JP 6034650 B2 JP6034650 B2 JP 6034650B2 JP 2012230425 A JP2012230425 A JP 2012230425A JP 2012230425 A JP2012230425 A JP 2012230425A JP 6034650 B2 JP6034650 B2 JP 6034650B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnet
- plane
- rotation
- rotation axis
- magnetoresistive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 120
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 101
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 38
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 34
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 33
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 3
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 claims description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 2
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 9
- 239000010408 film Substances 0.000 description 7
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 7
- 229910017061 Fe Co Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 4
- 229910017709 Ni Co Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910003267 Ni-Co Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910003262 Ni‐Co Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 230000005290 antiferromagnetic effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
以下、本発明の一実施形態について、図1及び図2を用いて説明する。図1は一実施形態に係る回転角検出装置の斜視図であり、図2(A)は回転角検出装置の平面図であり、図2(B)は回転角検出装置の正面図である。
次に、上記磁気抵抗効果素子21,22,23,24を人工格子型で構成するか、グラニュラ薄膜型で構成するかの選択について説明する。ここで、上記実施形態で説明した
強磁性薄膜層であるNi−Fe−Co合金と金属非磁性薄膜層であるCuとを積層した人工格子膜型の等方性磁気抵抗効果素子と、上記実施形態で説明した非磁性金属Agである母体中に強磁性金属合金Fe−Coを分散させたグラニュラ薄膜型の等方性磁気抵抗効果素子と、上記「背景技術」の項で説明した異方性磁気抵抗効果素子であるAMR素子とを用意した。この場合、いずれの磁気抵抗効果素子も、100μm×5μmのアスペクト比20の長尺状かつ薄膜状に形成されている。
次に、磁気抵抗効果素子21,22,23,24の形状及び延伸方向について説明する。図8は、基板25上における磁気抵抗効果素子21,22,23,24の感磁面のレイアウト図である。図8(A)(B)(C)においては、所定のアスペクト比もって延伸する4つの磁気抵抗効果素子21,22,23,24の感磁面は、それぞれ同じ形状及び大きさを有し、中心軸線Lzに直交するとともに互いに直交する2つの直線Lx(X軸線),Ly(Y軸線)上であって中心軸線Lzから等距離位置に配置されている。そして、図8(A)に示す磁気抵抗効果素子21,22,23,24においては、直線Ly上の磁気抵抗効果素子21,23に関しては直線Lyに平行に延伸させ、直線Lx上の磁気抵抗効果素子21,23に関しては直線Lxに直角に延伸させている。一方、図8(B)に示す磁気抵抗効果素子21,22,23,24においては、直線Ly上の磁気抵抗効果素子21,23に関しては直線Lyに直角に延伸させ、直線Lx上の磁気抵抗効果素子21,23に関しては直線Lxに直角に延伸させている。また、図8(C)に示す磁気抵抗効果素子21,22,23,24においては、図8(B)の磁気抵抗効果素子21,22,23,24の延伸方向の中心から両側部分を内側に向けて湾曲させている。
次に、切取り平面10a及び円弧状曲面10bから中心軸線Lzまでの距離、中心軸線Lzから磁気抵抗効果素子21,22,23,24までの距離の決定について説明する。これらの距離の決定のために、上述した図1と同様な切取り平面10aを有する形状の第1群及び第2群からなる2群の磁石10を用意する。第1群の磁石10は半径(中心軸線Lzから円弧状曲面10bまでの距離)が2.5mmであり、第2群の磁石10は半径が3.5mmである。以下、第1群の磁石10をφ5の磁石と呼び、第2群の磁石10をφ7の磁石と呼ぶ。そして、図10(A)に示すように、中心軸線Lzから切取り平面10aまでの距離をDカット寸法dとし、第1群及び第2群の磁石10において、それぞれDカット寸法dを種々に変更した複数種類の磁石10を用意する。この場合、Dカット寸法dに関しては、図10(B)に示すように、中心軸線Lzが磁石10の平断面外部にあって切取り平面10aに平行に対向している場合(すなわち、円弧状曲面10bから切取り平面10aまでの最大垂直距離が半径より小さい場合)には、Dカット寸法dを負で表す。図10(C)に示すように、中心軸線Lzが切取り平面10a上にある場合(すなわち、円弧状曲面10bから切取り平面10aまでの最大垂直距離が半径に等しい場合)には、Dカット寸法dは「0」とする。図10(D)に示すように、中心軸線Lzが磁石10の平断面内部にあって切取り平面10aに平行に対向している場合(すなわち、円弧状曲面10bから切取り平面10aまでの最大垂直距離が半径より大きい場合)には、Dカット寸法dを正で表す。
磁気抵抗効果素子21,22,23,24の第1の具体的な配置例としては、磁気抵抗効果素子21,22,23,24の位置を磁石10の外径位置(円弧状曲面10b位置)に設定する。磁石10及び磁気抵抗効果素子21,22,23,24を含む磁気センサ20は、上記実施形態のように構成されている。そして、図15(A)(B)(C)(D)に、磁気抵抗効果素子21,22,23,24を磁石10の外径位置に配置した状態で、磁石10が紙面上にて反時計回りに1回転する状態を90度ごとに示す。また、図15(A)(B)(C)(D)においては、磁気抵抗効果素子21,22,23,24の感磁面の磁界強度を、強度の大中小を順に黒、灰、白の色の濃淡で表した。黒い領域では磁気抵抗効果素子21,22,23,24の抵抗値は大きく低下し、灰色領域では磁気抵抗効果素子21,22,23,24の抵抗値は中程度に低下し、白い領域では磁気抵抗効果素子21,22,23,24の抵抗値はほとんど変化しない。そして、他の領域では磁気抵抗効果素子21,22,23,24の抵抗値の変化は連続的である。したがって、これによれば、ブリッジ回路(図3参照)から出力される出力電圧OutA,OutBは、図4の波形図に示すように変化し、上述のように回転体11の回転角が測定される。
磁気抵抗効果素子21,22,23,24の第2の具体的な配置例としては、磁気抵抗効果素子21,22,23,24の位置をDカット寸法絶対位置(切取り平面10a位置)に設定する。この場合も、磁石10及び磁気抵抗効果素子21,22,23,24を含む磁気センサ20は、上記実施形態のように構成されている。そして、図16(A)(B)(C)(D)に、磁気抵抗効果素子21,22,23,24を磁石10のDカット寸法絶対位置に配置した状態で、磁石10が紙面上にて反時計回り1回転する状態を90度ごとに示す。また、図16(A)(B)(C)(D)においても、磁気抵抗効果素子21,22,23,24の感磁面の磁界強度を、強度の大中小を順に黒、灰、白の色の濃淡で表した。黒い領域では磁気抵抗効果素子21,22,23,24の抵抗値は大きく低下し、灰色領域では磁気抵抗効果素子21,22,23,24の抵抗値は中程度に低下し、白い領域では磁気抵抗効果素子21,22,23,24の抵抗値はほとんど変化しない。そして、他の領域では磁気抵抗効果素子21,22,23,24の抵抗値の変化は連続的である。したがって、これによれば、ブリッジ回路(図3参照)から出力される出力電圧OutA,OutBは、図4の波形図に示すように変化し、上述のように回転体11の回転角が測定される。なお、この場合には、図15及び図16からも明らかなように、上記第1の具体的な配置例の場合とは、出力電圧OutA,OutBの正負が逆になる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変形も可能である。
Claims (6)
- 回転軸周りに回転する回転体に固定された磁石と、前記回転体の回転軸に直交する平面内にて前記回転軸位置で直交する2つの直線上であって前記回転軸位置から等距離にある4箇所にて基板上にそれぞれ設けられて、前記回転軸に直交する平面内における磁界強度に応じて抵抗値をそれぞれ変化させる磁気抵抗効果素子を有する磁気センサとを備え、前記回転体の回転軸周りの回転角を検出する回転角検出装置において、
前記磁気抵抗効果素子を、それぞれ等方性磁気抵抗効果素子で構成し、
前記磁石は、円柱体を前記回転体の回転軸に平行な平面に沿って切取った方形状の切取り平面と、前記回転軸に直交する断面形状が円弧状である円弧状曲面とを有する形状を有し、前記回転軸方向に分極されており、かつ
前記回転体の回転軸に直交する平面内の磁界強度が、前記回転軸を含む一つの第1平面に対して非対称となるとともに、前記回転軸を含み前記第1平面に直交する第2平面に対して対称となる磁界を発生することを特徴とする回転角検出装置。 - 前記回転体の回転軸に直交する平面内において、前記回転軸から前記磁気抵抗効果素子までの距離が、前記回転軸から前記磁石の円弧状曲面までの距離にそれぞれほぼ等しいことを特徴とする請求項1に記載の回転角検出装置。
- 前記回転体の回転軸に直交する平面内において、前記回転軸から前記磁気抵抗効果素子までの距離が、前記回転軸から前記磁石の切取り平面までの垂直距離にそれぞれほぼ等しいことを特徴とする請求項1に記載の回転角検出装置。
- 前記回転体の回転軸は、前記磁石における前記回転軸に直交する断面内に位置していることを特徴とする請求項1乃至3のうちのいずれか一つに記載の回転角検出装置。
- 前記磁石を非磁性体で構成した円柱状のホルダで覆ったことを特徴とする請求項1乃至4のうちのいずれか一つに記載の回転角検出装置。
- 前記磁気抵抗効果素子は、非磁性金属の母相中に、強磁性体からなる微粒子を分散させたグラニュラ薄膜でそれぞれ構成した等方性磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項1乃至5のうちのいずれか一つに記載の回転角検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012230425A JP6034650B2 (ja) | 2012-10-18 | 2012-10-18 | 回転角検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012230425A JP6034650B2 (ja) | 2012-10-18 | 2012-10-18 | 回転角検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014081314A JP2014081314A (ja) | 2014-05-08 |
JP6034650B2 true JP6034650B2 (ja) | 2016-11-30 |
Family
ID=50785618
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012230425A Active JP6034650B2 (ja) | 2012-10-18 | 2012-10-18 | 回転角検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6034650B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017166921A (ja) * | 2016-03-15 | 2017-09-21 | 株式会社東芝 | 磁気センサおよび磁気センサ装置 |
JP6628660B2 (ja) * | 2016-03-28 | 2020-01-15 | 三菱電機株式会社 | 磁気式位置検出器 |
JP6799450B2 (ja) * | 2016-12-12 | 2020-12-16 | 株式会社東海理化電機製作所 | 磁気センサ |
JP7012991B2 (ja) * | 2017-01-12 | 2022-01-31 | 国立大学法人東海国立大学機構 | 位置推定システム |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6137288A (en) * | 1998-05-08 | 2000-10-24 | Luetzow; Robert Herman | Magnetic rotational position sensor |
JP3637217B2 (ja) * | 1998-10-13 | 2005-04-13 | 株式会社緑測器 | 小型回転角度センサ |
JP4706407B2 (ja) * | 2005-09-14 | 2011-06-22 | 株式会社安川電機 | 磁気式エンコーダ装置 |
JP4805784B2 (ja) * | 2006-10-17 | 2011-11-02 | 大同特殊鋼株式会社 | 位置センサ |
JP5359056B2 (ja) * | 2008-06-25 | 2013-12-04 | 日立金属株式会社 | 磁気センサ及び回転角度検出装置 |
-
2012
- 2012-10-18 JP JP2012230425A patent/JP6034650B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014081314A (ja) | 2014-05-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5500785B2 (ja) | 磁気センサ | |
JP6463789B2 (ja) | 磁気角度位置センサ | |
US10690515B2 (en) | Dual Z-axis magnetoresistive angle sensor | |
US10989769B2 (en) | Magneto-resistive structured device having spontaneously generated in-plane closed flux magnetization pattern | |
JP5120384B2 (ja) | 回転角度検出装置、回転機及び回転角度検出方法 | |
CN105675026B (zh) | 在磁阻传感器中磁化的软切换 | |
US10215550B2 (en) | Methods and apparatus for magnetic sensors having highly uniform magnetic fields | |
JP2004533622A (ja) | 対象物の角位置を測定するための装置 | |
JP6460372B2 (ja) | 磁気センサ及びその製造方法、並びにそれを用いた計測機器 | |
JP6034650B2 (ja) | 回転角検出装置 | |
US9175943B2 (en) | Angle measurement system including magnet with substantially square face for through-shaft applications | |
JP2006208252A (ja) | 角度検出装置 | |
CN114072636A (zh) | 位置感测电路、位置感测***、磁体构件、位置感测方法和程序 | |
US20230384125A1 (en) | Position detection system | |
JP6425519B2 (ja) | 磁気センサ | |
JP2006145323A (ja) | 回転角度検出装置 | |
JP2006084416A (ja) | 移動***置検出装置 | |
US10551213B2 (en) | Sickle-shaped magnet arrangement for angle detection | |
JP4773066B2 (ja) | 歯車センサ | |
JP2011022075A (ja) | 磁気センサの部品配置構造 | |
WO2016056179A1 (ja) | 磁気センサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150925 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160812 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160823 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160905 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20161004 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161028 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6034650 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |