亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：磁式位置检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及以磁性方式检测出磁性移动体的移动的磁式位置检测装置。
背景技术：
作为以磁性方式检测出磁性移动体的移动的装置，已知有由磁电转换元件和磁体构成的检测装置。此处，所谓磁电转换元件，是指MR(磁阻Magneto-Resistance)元件等的、电阻值根据所施加的磁场而变化的元件。由于由磁体对磁电转换元件施加的磁场随着与磁体相对的磁性移动体的移动而变化，因此，能够通过电阻值的变化来检测出磁性移动体的移动。例如，如图19所示，日本专利第3682052号公报(专利文献1)所揭示的磁式位置检测装置配置在磁性移动体500的平面上与磁性移动体500分离，该磁性移动体500在边缘部形成有沿径向突出的凸(tooth)部，并绕周向旋转，该磁式位置检测装置包括处理电路部502，该处理电路部502具有由第一磁电转换元件及第二磁电转换元件501a、501b构成的桥式电路；磁体503，该磁体503对第一磁电转换元件及第二磁电转换元件501a、501b沿磁性移动体的转轴线504方向施加磁场；以及磁通引导体(flux guide) 505o当沿转轴线 504的方向观察时，第二磁电转换元件501b配置在磁体503的周向上的宽度尺寸的大体中心线上，第一磁电转换元件501a相对于第二磁电转换元件501b配置在磁性移动体500的移位侧，根据第一磁电转换元件及第二磁电转换元件501a、501b的输出，得到差动输出。此外，为了防止磁通分散，在处理电路部502与磁体503之间设置有由磁性体形成的磁通弓I导体505。磁通弓ι导体505具有在磁性移动体500的周向上、隔开间隔而彼此相对的一对突出部。第二磁电转换元件501b配置在一对突出部之间的大体中心线上。第一磁电转换元件501a配置在一个突出部侧。专利文献1 日本专利第3682052号公报

发明内容
在由上述专利文献1所揭示的现有的磁式位置检测装置中，桥式电路由第一磁电转换元件及第二磁电转换元件构成，由于第一磁电转换元件及第二磁电转换元件像图20 那样隔开间隔N而配置，因此，随着磁性移动体的移动，与磁性移动体的凸(tooth)部或凹 (slot)部相对的时间有差异。因而，对于各磁电转换元件的电阻值的变化，产生相位差，与由一个磁电转换元件(另一方为非磁性金属的电阻)构成的情况相比，由于桥式电路的差动输出急剧变化，因此提高了空间上的分辨率。然而，在由多个磁电转换元件构成桥式电路的情况下，若各磁电转换元件的电阻值不相等，即各磁电转换元件对磁场的检测灵敏度及所施加的磁场不相同，则其差分呈现作为桥式电路的差动输出。例如，在磁电转换元件具有磁各向异性的情况下，若改变对磁电转换元件施加的磁场的角度，则灵敏度发生变化。即使在磁式位置检测装置单独存在而不与磁性移动体相对的情况下，若由磁体对各磁电转换元件施加的磁场的角度不同，则各磁电转换元件的灵敏度也不同，若磁各向异性因磁电转换元件的性能而有偏差，则由多个磁电转换元件构成的桥式电路的差动输出将反映这种情况而有偏差。在制造上述专利文献1那样的、具有由多个磁电转换元件构成的桥式电路的磁式位置检测装置的情况下，由于在制造上，每一产品具有磁电转换元件的磁特性的偏差(灵敏度的偏差)、磁电转换元件与磁体的组装位置的偏差(对各磁电转换元件施加的磁场的偏差)，因此，灵敏度和磁场的偏差互相结合，与由非磁性金属的电阻构成桥式电路的情况、 由一个磁电转换元件和非磁性金属的电阻构成桥式电路的情况相比，桥式电路的差动输出的偏差增大。作为其对策，虽然存在对制造上的偏差进行严格管理、或在制造工序中进行调整等方法，但任何方法都使制造困难，并增加了制造成本。此外，在上述那样的、构成桥式电路的多个磁电转换元件的灵敏度不同的情况下， 灵敏度对温度也呈现出差异，桥式电路的差动输出的温度特性较大，且偏差也较大。本发明的目的在于降低磁式位置检测装置的信号的偏差，易于制造且价廉，并改善装置的特性。简言之，本发明是磁式位置检测装置，包括基板、磁体、桥式电路、以及检测电路。 桥式电路包含第一磁电转换元件及第二磁电转换元件。第一磁电转换元件及第二磁电转换元件设置在基板上，电阻值因随着磁性移动体的移动而产生的磁场的变化而变化。检测电路基于桥式电路的差动输出，检测出磁性移动体的移动。沿磁体的磁化方向来看，第二磁电转换元件配置在与垂直于磁体的磁化方向且垂直于磁性移动体的移动方向的直线平行的、 通过磁体的磁极的中心点的第一直线上或其附近，在不与磁性移动体相对的情况下，第一磁电转换元件配置成使得所施加的磁场在基板表面的分量与第二磁电转换元件大体相同。根据本发明，在磁式位置检测装置单独存在而不与磁性移动体相对的情况下，通过配置第一磁电转换元件及第二磁电转换元件，由它们构成的桥式电路取得电阻值的平衡。其结果是，与以往相比，能抑制与磁电转换元件的磁特性的偏差、磁电转换元件与磁体的组装位置的偏差之类的制造上的偏差相对应的磁式位置检测装置的输出信号的偏差，能易于制造且价廉。此外，可特别改善桥式电路的差动输出的温度特性之类的与磁电转换元件的灵敏度相关的特性。


图1是表示本发明的实施方式1所涉及的磁式位置检测装置的立体图。图2是图1的磁式位置检测装置的俯视图，图2(a)表示基板及磁体的配置，图 2(b)放大表示第一磁电转换元件至第四磁电转换元件的配置的一个示例。图3是图1的磁式位置检测装置的电路图，图3(a)表示桥式电路及检测电路，图 3(b)表示检测电路的电路的一个示例。图4是图1的磁式位置检测装置因磁性移动体的移动而产生的动作波形图，图 4(a)表示第一磁电转换元件至第四磁电转换元件的电阻值的变化，图4(b)表示差动放大电路的输出电压的变化，图4(c)表示磁式位置检测装置的输出电压的变化。图5是实施方式1的比较例的磁式位置检测装置的俯视图，图5(a)表示基板及磁体的配置，图5(b)放大表示第一磁电转换元件至第四磁电转换元件的配置的一个示例。
图6是图5的磁式位置检测装置因磁性移动体的移动而产生的动作波形图，图 6(a)表示第一磁电转换元件至第四磁电转换元件的电阻值的变化，图6(b)表示差动放大电路的输出电压的变化。图7是实施方式1及实施方式1的比较例的磁式位置检测装置的特性比较图，在磁式位置检测装置与磁性移动体的凹(slot)部相对的情况下，图7(a)表示差动放大电路的输出电压的偏差，图7(b)表示差动放大电路的输出电压的温度特性的偏差。图8是表示本发明的实施方式2所涉及的磁式位置检测装置，图8(a)是表示基板、磁体、以及磁通引导体的配置的俯视图，图8(b)是放大表示第一磁电转换元件至第四磁电转换元件的配置的一个示例的俯视图，图8(c)是表示基板、磁体、以及磁通引导体的配置的一个示例的侧视图。图9是在本发明的磁式位置检测装置的基板的表面上的磁场分布图，图9 (a)表示实施方式2的磁场分布，图9(b)表示实施方式1的磁场分布。图10是图8的磁式位置检测装置因磁性移动体的移动而产生的动作波形图，图 10(a)表示第一磁电转换元件至第四磁电转换元件的电阻值的变化，图10(b)表示差动放大电路的输出电压的变化。图11是表示本发明的实施方式3所涉及的磁式位置检测装置的立体图。图12是表示图11的磁式位置检测装置的基板、磁体、以及磁通引导体的配置的一个示例的侧视图。图13是对图11的磁式位置检测装置的磁通引导体的效果进行说明的示意图。图14是实施方式1、实施方式2、以及实施方式3的磁式位置检测装置的特性比较图，在磁式位置检测装置与磁性移动体的凹(slot)部相对的情况下，图14(a)表示差动放大电路的输出电压的偏差，图14(b)表示差动放大电路的输出电压的温度特性的偏差。图15是本发明的实施方式4所涉及的磁式位置检测装置的俯视图，图15(a)表示基板、磁体、以及磁通引导体的配置，图15(b)放大表示第一磁电转换元件至第四磁电转换元件的配置的一个示例。图16是图15的磁式位置检测装置的电路图，图16 (a)表示桥式电路及检测电路， 图16(b)表示检测电路的一个示例。图17是表示本发明的实施方式5所涉及的磁式位置检测装置的立体图。图18是表示图17的磁式位置检测装置的基板、磁体、以及磁通引导体的配置的一个示例的侧视图。图19是表示现有的磁式位置检测装置的立体图。图20是图19的磁式位置检测装置的俯视图，图20 (a)表示基板、磁体、以及磁通引导体的配置，图20(b)放大表示第一磁电转换元件、第二磁电转换元件的配置的一个示例。
具体实施例方式下面，参照附图，详细说明本发明的实施方式。实施方式1.图1表示将本发明的实施方式1所涉及的磁式位置检测装置80相对于磁性移动体100而配置的一个示例。磁性移动体100是绕转轴(中心轴10 旋转的大体圆盘状的磁性体。在磁性移动体100的边缘部，沿整个周边交替形成沿径向的凸(tooth)部101和凹(slot)部102。为了检测出磁性移动体100的移动，磁式位置检测装置80与磁性移动体100隔开规定的间隔而配置。磁式位置检测装置80包括基板1、包含磁电转换元件2的桥式电路 20(参照图幻、检测电路30(参照图3)、以及磁体4。桥式电路20具有在基板1上形成的第一磁电转换元件至第四磁电转换元件加 2d(参照图2)。图2是本发明的实施方式1所涉及的磁式位置检测装置80的俯视图。图2(a)表示基板1及磁体4的配置，图2(b)放大表示第一磁电转换元件至第四磁电转换元件加 2d的配置的一个示例。参照图1及图2 (a)，将基板1的表面配置成与磁体4的磁化方向大体垂直，在基板1上形成磁电转换元件加 2d。第二磁电转换元件及第三磁电转换元件^、2c配置在与垂直于磁体4的磁化方向且垂直于磁性移动体100的移动方向的直线平行的、通过磁体4 的磁极的中心点的第一直线104上。另外，在图1及图2中，磁体4的磁化方向是Z方向， 磁性移动体100的移动方向是X方向，第一直线104成为Y方向。在上述结构中，在本装置 80未与磁性移动体100相对、即本装置80单独存在的情况下，所施加的磁场在基板1表面的分量、与第二磁电转换元件及第三磁电转换元件2b、2c相同的磁场的分布成为图2(b)所示的等磁线10。第一磁电转换元件及第四磁电转换元件2a、2d配置在该等磁线10上。根据本实施方式1的结构，在本装置80单独存在的情况下，第一磁电转换元件至第四磁电转换元件h 2d全部放置在同一磁场(其中，是基板1表面的分量)中。在同一磁场下，若各磁电转换元件的灵敏度相等，则所有磁电转换元件示出相等的电阻值。通常， 在由磁电转换元件构成桥式电路时，由于将磁电转换元件作为电阻丝来进行处理，因此，为了得到所需的电阻值，有时会采用弯曲状的布线图案。虽然有时磁电转换元件因布线图案的形状而表现出磁各向异性，但由于在此情况下，不仅使磁场的大小一致，还像图2(b)所示的那样使相对于布线的长边方向的磁场的方向一致，因此，需要使布线图案倾斜。即，为了在同一磁场下，除磁场的大小之外，还需要使相对于磁电转换元件的磁各向异性轴的磁场的方向一致。图3是本发明的实施方式1的磁式位置检测装置80的电路图。图3(a)是桥式电路20及检测电路30的电路图，图3(b)是表示检测电路30的一个示例的电路图。桥式电路20采用如下结构第一磁电转换元件及第二磁电转换元件h、2b按此顺序串联连接在电源节点Vcc与接地节点GND之间，第三磁电转换元件及第四磁电转换元件 2c、2d按此顺序串联连接在电源节点Vcc与接地节点GND之间，并与第一磁电转换元件及第二磁电转换元件h、2b的串联连接体并联连接。检测电路30是用于根据桥式电路20的差动输出来检测出磁性移动体100的移动的电路，包括差动放大电路31、信号转换电路32、及恒压源电路33。图3(b)是表示检测电路30的信号转换电路32的一个示例的电路图。信号转换电路32利用比较电路34将差动放大电路31的模拟输出转换成数字输出，集电极开路方式的输出电路输出“1”或“0”的最终输出电压Vout。图4是本发明的实施方式1的磁式位置检测装置80因磁性移动体100的移动而产生的动作波形图。图4(a)表示第一磁电转换元件至第四磁电转换元件加 2d的电阻值的变化，图4(b)表示差动放大电路31的输出电压A的变化，图4(c)表示磁式位置检测装置80的输出电压Vout的变化。由于从磁体4施加的磁场随着磁性移动体100的移动而变化，因此，各磁电转换元件2示出图4 (a)那样的电阻值的变化。通常，磁性移动体100为了随着移动而使磁场产生较大变化，采用使凸(tooth)部101与凹(slot)部102具有较大阶梯差(凹凸之间与本装置80的距离之差)的形状。在本实施方式1中也基于该考虑而使上述阶梯差较大，其结果是，在凹(slot)部102相对时的电阻值和不与磁性移动体相对、即本装置80单独存在的情况大体相等。因而，第一磁电转换元件至第四磁电转换元件2a 2d在与磁性移动体100的凹(slot)部102相对时的电阻值全部相等。图4(b)是差动放大电路31的输出电压A随着磁性移动体100的移动的变化。根据桥式电路20的输出而得到的该波形示出在与磁性移动体100的凹(slot)部102相对时，输出电压A成为桥式电路20的电阻值取得平衡时的电压，随着与凸(tooth)部101相对，桥式电路20的电阻值变得不平衡，电压发生变化。[实施方式1的比较例]为了表示本发明的实施方式1的效果，对实施方式1的比较例进行说明。图5是本发明的实施方式1的比较例的磁式位置检测装置的俯视图。图5(a)表示基板1及磁体4的配置，图5(b)放大表示第一磁电转换元件至第四磁电转换元件2a 2d的配置的一个示例。实施方式1的特征在于，在磁式位置检测装置80单独存在而不与磁性移动体100 相对的情况下，将第一磁电转换元件及第四磁电转换元件2a、2d配置于所施加的磁场在基板1表面的分量与第二磁电转换元件及第三磁电转换元件2b、2c相同的等磁线10上。在本比较例中，将第一磁电转换元件及第四磁电转换元件2a、2d配置成从上述等磁线10上偏离，使得对第一磁电转换元件及第四磁电转换元件2a、2d施加的磁场在基板1表面的分量、 与对第二磁电转换元件及第三磁电转换元件2b、2c施加的磁场在基板1表面的分量不同。 本比较例的其他结构与实施方式1相同。图6是本发明的实施方式1的比较例的磁式位置检测装置因磁性移动体100的移动而产生的动作波形图。图6(a)表示第一磁电转换元件至第四磁电转换元件2a 2d的电阻值的变化，图6(b)表示差动放大电路31的输出电压A的变化。随着磁性移动体100的移动，各磁电转换元件2示出图6(a)那样的电阻值的变化。即使在本比较例中，也与实施方式1相同，在磁性移动体100的凹(slot)部102相对时的电阻值和不与磁性移动体相对、即本装置单独存在的情况大体相等。与实施方式1的不同点在于，第一磁电转换元件及第四磁电转换元件2a、2d在与磁性移动体100的凹(slot) 部102相对时的电阻值与第二磁电转换元件及第三磁电转换元件2b、2c不同。即，根据本比较例的动作，在与磁性移动体100的凹(slot)部102相对时，桥式电路20的电阻值变得不平衡。图6(b)是差动放大电路31的输出电压A随着磁性移动体100的移动的变化。此夕卜，第二磁电转换元件及第三磁电转换元件2b、2c的电阻值的变化量、与第一磁电转换元件及第四磁电转换元件2a、2d的电阻值的变化量的差分成为输出电压A的振幅。在本比较例中，与实施方式1相比，由于第一磁电转换元件及第四磁电转换元件2a、2d的灵敏度变�。�因此，上述差分变大，输出电压A的振幅变大。[实施方式1与实施方式的比较例的特性比较]
图7是实施方式1及实施方式1的比较例的磁式位置检测装置80的特性比较图。 在与磁性移动体100的凹(slot)部102相对的情况下，图7 (a)表示差动放大电路31的输出电压A的偏差，图7 (b)表示差动放大电路31的输出电压A的温度特性的偏差。实施方式1与实施方式1的比较例的不同点在于与磁性移动体100的凹(slot) 部102相对时的桥式电路20的电阻值的平衡状态，该状态呈现在差动放大电路31的输出电压A中，因此，对输出电压A的偏差及输出电压A的温度特性的偏差进行了评价。准备30 块形成有磁电转换元件2的基板1、10个用于将基板1和磁体4进行组装的内置有磁体4 的铝托架，制作将30块基板1依次与各铝托架进行组装后得到的试样，测定了输出电压A。 图7 (a)是输出电压A的偏差的平均值，图7(b)是从室温到150°C时输出电压A的变化量 (输出电压A的温度特性)的偏差的平均值。从图7(a)可知，在实施方式1中，输出电压A 的偏差较小。此外，从图7(b)可知，在实施方式1中，输出电压A基本没有温度特性，但在比较例中，输出电压A有温度特性，而且，在实施方式1中，输出电压A的温度特性的偏差较小。在实施方式1中，由于在与磁性移动体100的凹(slot)部102相对时的桥式电路20 的电阻值的平衡较好，因此，充分地发挥桥式电路的功能，能使磁电转换元件的磁特性的偏差不呈现在输出电压A中。在本评价中，可确认如下效果在与磁性移动体100的凹(slot) 部102相对时、或在本装置80单独存在的情况下，使得对构成桥式电路20的各磁电转换元件2所施加的磁场在基板1表面的分量相同。实施方式2.本发明的实施方式2所涉及的磁式位置检测装置80在磁电转换元件2与磁体4 之间包括由磁性体形成的磁通引导体，是对实施方式1进行了改良的示例。图8是本发明的实施方式2的磁式位置检测装置80的俯视图及侧视图。图8 (a) 是表示基板1、磁体4、以及磁通引导体5的配置的俯视图，图8 (b)是放大表示第一磁电转换元件至第四磁电转换元件加 2d的配置的一个示例的俯视图，图8 (c)是表示基板1、磁体4、以及磁通引导体5的配置的一个示例的侧视图。根据图8(a)及图8(b)，基板1的表面与磁体4的磁化方向大体垂直，磁通引导体 5具有与磁体4的磁化方向垂直的表面，沿磁体4的磁化方向来看，磁通引导体5相对于第一直线104对称，第二磁电转换元件及第三磁电转换元件2b、2c配置在第一直线104上，在本装置80不与磁性移动体100相对、即本装置80单独存在的情况下，第一磁电转换元件及第四磁电转换元件h、2d配置于所施加的磁场在基板1表面的分量与第二磁电转换元件及第三磁电转换元件2b、2c相同的等磁线10上。该等磁线10因磁通引导体5的存在而成为图8(b)所示那样的直线状，第一磁电转换元件及第四磁电转换元件h、2d配置在比实施方式1更靠近磁性移动体100的一侧，且磁电转换元件的布线图案基本没有倾斜。此外，根据图8(c)，磁通引导体5的中心点配置在比磁体4的磁极的中心点更靠近磁性移动体100的一侧。另外，在图8中，将磁通弓I导体5放置在磁体4的+Y方向。根据本实施方式2的结构，磁通引导体5的平面尺寸需要大于包含所有磁电转换元件2的平面。磁通引导体5的功能可以说是起到磁通引导体5 —侧的磁体4的磁极的作用，由此，磁通引导体5能控制磁电转换元件2的周围的磁场分布。即，磁电转换元件2不是放置于直接来自磁体4的磁场中，而是通过磁通引导体放置于磁通引导体5所形成的磁场分布中。
此外，根据本实施方式2的结构，磁通引导体5具有使磁体4在磁通引导体5 —侧的磁极向靠近磁性移动体100的一侧偏移的效果。此外，若想要因磁性移动体100的移动而得到较大的桥式电路20的差动输出的振幅，则优选使本装置80更靠近磁性移动体100。 若着眼于这点，则将磁电转换元件2配置在更靠近磁性移动体100的位置即可，这通过使磁体4的磁电转换元件2 —侧的磁极向靠近磁性移动体100的一侧偏移来实现。
图9是在本发明的磁式位置检测装置80的基板1的表面上的磁场分布图。图9 (a) 是具有磁通引导体5的实施方式2的磁场分布图，图9 (b)是没有磁通引导体5的实施方式 1的磁场分布图。对本实施方式2所包括的磁通引导体5的效果进行说明。从图可知，沿磁体4的磁化方向来看，由于磁通引导体5是长方形的形状，因此通过在磁体4的上方包括磁通引导体5，在基板1的表面上的磁场分布成为与长方形相近的形状。此外，由于磁通引导体5的中心点配置在比磁体4的磁极的中心点更靠近磁性移动体100的一侧，因此，其磁场分布向靠近磁性移动体的一侧偏移。磁通引导体5的形状是希望在等磁线中形成直线部分，例如，即使磁电转换元件2与磁体4的组装产生偏差，基板1的表面上的磁场分布产生变动， 但第二磁电转换元件及第三磁电转换元件2b、2c、和第一磁电转换元件及第四磁电转换元件2a、2d也不易从等磁线上偏离。此外，配置磁通引导体5的目的在于将基板1的表面上的等磁线设置在靠近磁性移动体100的一侧，如上所述，能因磁性移动体100的移动而得到较大的桥式电路20的差动输出的振幅。本实施方式2的磁通引导体5的任何形状及配置均是本申请的手段，是在达到如下目的时、用于在实际中以更有效的方式来实现的手段在本装置80单独存在的情况下， 将构成桥式电路20的多个磁电转换元件2稳定地配置在基板1表面的等磁线上，从而作为本申请的效果，使桥式电路20的差动输出变稳定。但是，关于磁通引导体5的形状，由于具有对基板1的表面上的磁场分布进行调整的效果，本实施方式2的上述意图仅仅是一个示例，因此，为了得到所需的磁场分布，也可以不是长方形，而是任意形状。图10是本发明的实施方式2的磁式位置检测装置80因磁性移动体100的移动而产生的动作波形图。图10(a)表示第一磁电转换元件至第四磁电转换元件2a 2d的电阻值的变化，图10(b)表示差动放大电路31的输出电压A的变化。在图10(a)中，第一磁电转换元件至第四磁电转换元件2a 2d在与磁性移动体 100的凹(slot)部102相对时的电阻值全部相等。此外，通过配置磁通引导体5，磁电转换元件2配置在靠近磁性移动体100的一侧，与实施方式1相比，第二磁电转换元件及第三磁电转换元件2b、2c的电阻值的变化特别大。其结果是，在图10(b)中，差动放大电路31的输出电压A的振幅变大。实施方式3.本发明的实施方式3所涉及的磁式位置检测装置80与实施方式2相同，在磁电转换元件2与磁体4之间包括由磁性体形成的磁通引导体5。磁通引导体5具有与实施方式 2不同的形状，是对实施方式2进行了改良的示例。图11表示本发明的实施方式3的磁式位置检测装置80，是表示相对于磁性移动体 100的配置的一个示例的立体图。图12是表示本发明的实施方式3的磁式位置检测装置80的基板1、磁体4、以及磁通引导体5的配置的一个示例的侧视图。如图11及图12所示，基板1的表面与磁体4的磁化方向大体垂直，磁通引导体5 具有与磁体4的磁化方向垂直的表面，并具有朝着与基板1的表面所延伸出的假想平面靠近的方向突出的第一突出部及第二突出部fe、5b。沿磁体4的磁化方向来看，第一突出部及第二突出部如、恥相对于第一直线104对称，在与第一直线104垂直的方向上隔开间隔而设置，第二磁电转换元件及第三磁电转换元件^、2c配置在第一直线104上，且配置在一对突出部5a、恥之间的大体中央线上。在本装置80单独存在而不与磁性移动体100相对的情况下，将第一磁电转换元件及第四磁电转换元件h、2d配置于所施加的磁场在基板1表面的分量与第二磁电转换元件及第三磁电转换元件2b、2c相同的等磁线上，第一磁电转换元件及第四磁电转换元件2a、2d相对于第二磁电转换元件及第三磁电转换元件2b、2c配置在第一突出部及第二突出部5ajb —侧。图13是对本发明的实施方式3的磁式位置检测装置80的磁通引导体5的效果进行说明的示意图。本实施方式3的磁通引导体5具有第一突出部及第二突出部如、5比该突出部使基板1表面上的磁场分布更好。例如，如图13所示(虚线表示磁通)，由于在突出部附近形成面向突出部的磁通，因此，沿磁体4的磁化方向来看，磁通的方向变成与第一直线垂直的方向。因此，实施方式2所示的基板1的表面上的磁场分布的长方形形状成为更矩形化的形状，例如，即使磁电转换元件2与磁体4的组装产生偏差，基板1的表面上的磁场分布产生变动，但第二磁电转换元件及第三磁电转换元件2b、2c、和第一磁电转换元件及第四磁电转换元件2a、2d也不易从等磁线上偏离。图14是实施方式1、实施方式2、以及实施方式3的磁式位置检测装置80的特性比较图。在与磁性移动体100的凹(slot)部102相对的情况下，图14(a)表示差动放大电路31的输出电压A的偏差，图14(b)表示差动放大电路31的输出电压A的温度特性的偏差。虽然在任一实施方式中，遵循本申请的手段，与磁性移动体100的凹(slot)部102 相对时的桥式电路20的电阻值的平衡状态都较好，但因各自的结构不同而导致基板1的表面上的磁场分布不同，因此，对磁电转换元件的磁特性的偏差、磁电转换元件与磁体的组装位置的偏差之类的制造上的偏差的鲁棒性不同。实际上，实施了与在实施方式1中进行的评价(图7)相同的、对差动放大电路31的输出电压A的偏差的评价。图14(a)是输出电压A的偏差的平均值，图14 (b)是从室温到150°C时输出电压A的变化量(输出电压A的温度特性)的偏差的平均值。根据图14(a)，输出电压A的偏差按照实施方式3、实施方式2、 实施方式1的顺序变大。此外，根据图14 (b)，虽然在任一实施方式中，输出电压A都基本没有温度特性，但输出电压A的温度特性的偏差按照实施方式3、实施方式2、实施方式1的顺序变大。关于对制造上的偏差的鲁棒性，实施方式3最高。实施方式4.本发明的实施方式4的磁式位置检测装置80是实施方式3的变形例，是本发明的基本结构的示例。图15是本发明的实施方式4的磁式位置检测装置80的俯视图。图15(a)表示基板1、磁体4、以及磁通引导体5的配置，图15(b)放大表示第一磁电转换元件、第二磁电转换元件2a、2b的配置的一个示例。本实施方式4的磁电转换元件2采用在实施方式3所揭示的磁电转换元件2中、 去除了第三磁电转换元件及第四磁电转换元件2c、2d的结构。图16是本发明的实施方式4的磁式位置检测装置80的电路图。图16(a)是桥式电路20及检测电路30的电路图，图16(b)是表示检测电路30的电路的一个示例的电路图。本实施方式4的电路是在实施方式1所揭示的电路中，利用两个非磁性金属的电阻丝21a、21b来构成桥式电路20，以替代第三磁电转换元件及第四磁电转换元件2c、2d。虽然两个非磁性金属的电阻丝21a、21b的串联连接体的中点电压是固定值，但由于第一磁电转换元件及第二磁电转换元件2a、2b的串联连接体的中点电压随着所施加的磁场的变化而变化，因此，能检测出磁性移动体100的移动。本实施方式4是实施方式3的变形例，构成桥式电路20的磁电转换元件2是去除了第三磁电转换元件及第四磁电转换元件2c、2d而由第一磁电转换元件及第二磁电转换元件2a、2b构成的磁电转换元件，这成为桥式电路20的结构的基本(基本例)。对于实施方式1及实施方式2，也可以考虑同样的变形例(基本例)。实施方式5.本发明的实施方式5所涉及的磁式位置检测装置80与实施方式3相同，在磁电转换元件2与磁体4之间包括由磁性体形成的磁通引导体5。磁通引导体5具有与实施方式 3不同的形状，是对实施方式3进行了改良的示例。图17表示本发明的实施方式5的磁式位置检测装置80，是表示相对于磁性移动体 100而配置磁式位置检测装置80的一个示例的立体图。图18是表示本发明的实施方式5的磁式位置检测装置80的基板1、磁体4、以及磁通引导体5的配置的一个示例的侧视图。如图17及图18所示，磁通引导体5在具有实施方式3所揭示的磁通引导体5的第一突出部及第二突出部5a、5b的形状的基础上，还包括在第一突出部及第二突出部5a、 5b之间的中央附近洼下成凹状以远离基板1的部分、即凹处5C。沿磁体4的磁化方向来看， 该凹处5C与第二磁电转换元件及第三磁电转换元件2b、2c有部分重叠，此外，除去凹处5C 的磁通引导体5的其他部分是与第一磁电转换元件及第四磁电转换元件2a、2d有部分重叠的形状和配置。在本实施方式5的磁通引导体5的、第一突出部及第二突出部5a、5b之间的中央附近设置远离基板1的凹处5C，使得在本装置80单独存在而不与磁性移动体100相对的情况下，不妨碍对磁电转换元件2施加的磁场在基板1表面的分量中形成与实施方式3相同的较矩形化的磁场分布。此外，在与磁性移动体100的凸(tooth)部101相对的情况下，各磁电转换元件2配置在更靠近磁性移动体100的位置，处于能经受磁场的较大变化的状态， 并且，上述凹处5C产生对第二磁电转换元件及第三磁电转换元件2b、2c施加比第一磁电转换元件及第四磁电转换元件2a、2d要大的磁场(其中，是基板1表面的分量)的效果。简言之，本实施方式5是达到本申请的目的的最有效的结构的一个示例，采用如下结构在本装置80单独存在的情况下，使桥式电路20的差动输出足够稳定，对制造上的偏差具有高鲁棒性，并且，在与磁性移动体100相对的情况下，能得到足够大的桥式电路20的差动输出的振幅。
实施方式6.本发明的实施方式6的磁式位置检测装置80是利用GMR元件作为磁电转换元件。 GMR元件是表面磁感应器件，与MR元件相比，由于可得到显著的磁阻效应，因此，能实现高 S/N比的磁式位置检测装置，是优选的。下面，对本发明中的各要素进行说明。[磁电转换元件]磁电转换元件2是上述那样的、电阻值根据所施加的磁场而变化的元件，除MR(磁 Pl =MagnetO-Resistance)GMR( gilffi =Giant Magneto-Resistance)TMR( PI 道磁阻=Turmel Magneto-Resistance)元件等磁阻元件外，还包含霍尔元件等半导体元件。 但是，在本申请中成为对象的磁电转换元件2是对形成有元件的基板1表面的方向的磁场具有灵敏度的表面磁感应器件。[基板]基板1只要是适于形成磁电转换元件2的材料即可，可使用形成有各种层间绝缘膜的Si基板等。可以是桥式电路20设置在基板1上、检测电路30设置在其他基板3上的所谓混合结构，还可以是将桥式电路20和检测电路30 —并设置在基板1上的所谓单片结构。对于单片结构，基板1只要是能形成IC的基板即可，除通常使用的Si基板之外，也可以是GaAs基板、耐热性好的SiC基板。[磁体]磁体4可以是能对磁电转换元件2施加最佳磁场的任何种类(材料)、形状(尺寸)。作为种类，可利用粘合磁体、铁类磁体、铁氧体磁体、稀土类磁体、以及非晶金属磁体中的任一种。形状是任意的。在各实施方式中，之所以形状大体是长方体，是由于在确定磁体 4的位置、或确定磁化方向时具有平面的形状容易处理。[磁通引导体]磁通引导体5可以是能对磁电转换元件2施加最佳磁场的任何种类(材料)，虽然可以是任何高饱和磁通引导体率的软磁性材料，例如是 ^、&)、Μ或它们的合金，但优�。�^ 类材料。应当认为此处所揭示的实施方式在各个方面是举例表示，而不是限制性的。可认为本发明的范围并不是由上述说明表示，而是由权利要求的范围表示，可包含与权利要求的范围同等的意义及范围内的所有变更。标号说明1 基板2、2a、2b、2c、2d 磁电变换元件4 磁体5磁通引导体5aJb 突出部10等磁线20桥式电路21a、21b非磁性金属的电阻线30检测电路
31差动放大电路32信号转换电路33恒压源电路34比较电路80磁式位置检测装置100磁性移动体101磁性移动体的凸部102磁性移动体的凹部103 转轴104 第一直线A差动放大电路的输出电压B比较电路的比较电压Vcc电源电压(电源节点)VB 电源Vout 输出GND接地(接地节点)
权利要求
1.一种磁式位置检测装置，其特征在于，包括 基板；施加与基板垂直的磁场的磁体；桥式电路，该桥式电路至少包含设置在所述基板上、电阻值因随着磁性移动体的移动而产生的所述磁场的变化而变化的第一磁电转换元件及第二磁电转换元件；以及检测电路，该检测电路基于所述桥式电路的输出，检测出所述磁性移动体的移动， 所述检测电路根据所述第一磁电转换元件及第二磁电转换元件的连接节点的电压，检测出所述磁性移动体的移动，所述基板表面与所述磁体的磁化方向大体垂直，沿所述磁体的磁化方向来看，所述第二磁电转换元件配置在与垂直于所述磁体的磁化方向且垂直于所述磁性移动体的移动方向的直线平行的、通过所述磁体的磁极的中心点的第一直线上或其附近，在不与所述磁性移动体相对的情况下，所述第一磁电转换元件配置成使得所述第一磁电转换元件因所施加的磁场而产生的电阻值、与所述第二磁电转换元件因所施加的磁场而产生的电阻值大体相同。
2.如权利要求1所述的磁式位置检测装置，其特征在于，包括磁通引导体，该磁通引导体设置在所述第一磁电转换元件及第二磁电转换元件、 与所述磁体之间，并由磁性体形成，所述磁通引导体是具有与所述磁体的磁化方向垂直的表面的板状形状， 沿所述磁体的磁化方向来看，所述磁通引导体是相对于所述第一直线对称的形状， 所述磁通引导体具有其板面的一部分与所述第一磁电转换元件及第二磁电转换元件重叠的形状和配置，所述磁通引导体的中心点配置在比所述磁体的磁极的中心点更靠近所述磁性移动体的一侧。
3.如权利要求2所述的磁式位置检测装置，其特征在于，所述磁通引导体是具有与所述磁体的磁化方向垂直的表面的板状形状，朝着与所述基板的表面所延伸出的假想平面靠近的方向突出的第一突出部及第二突出部在与所述第一直线垂直的方向上隔开间隔而设置，所述第一磁电转换元件相对于所述第二磁电转换元件配置在一个突出部侧。
4.如权利要求2所述的磁式位置检测装置，其特征在于，所述磁通引导体是具有与所述磁体的磁化方向垂直的表面的板状形状，朝着与所述基板的表面所延伸出的假想平面靠近的方向突出的第一突出部及第二突出部在与所述第一直线垂直的方向上隔开间隔而设置，在所述第一突出部及第二突出部之间的中央附近包括洼下成凹状以远离所述基板的凹处，沿所述磁体的磁化方向来看，所述第二磁电转换元件配置成与所述凹处有部分重叠， 所述第一磁电转换元件配置成与除去所述凹处的磁通引导体的其他部分有部分重叠。
5.如权利要求1所述的磁式位置检测装置，其特征在于，所述桥式电路还包含设置在所述基板上、电阻值因随着磁性移动体的移动而产生的所述磁场的变化而变化的第三磁电转换元件及第四磁电转换元件，所述检测电路根据所述第一磁电转换元件及第二磁电转换元件的连接节点的电压、与所述第三磁电转换元件及第四磁电转换元件的连接节点的电压之间的电压差，检测出所述磁性移动体的移动，沿所述磁体的磁化方向来看，所述第三磁电转换元件配置在所述第一直线上或其附近，在不与所述磁性移动体相对的情况下，所述第三磁电转换元件及第四磁电转换元件配置成使得所施加的磁场在基板表面的分量、与所述第一磁电转换元件及第二磁电转换元件大体相同。
6.如权利要求5所述的磁式位置检测装置，其特征在于，包括磁通引导体，该磁通引导体设置在所述第一磁电转换元件至第四磁电转换元件、 与所述磁体之间，并由磁性体形成，所述磁通引导体是具有与所述磁体的磁化方向垂直的表面的板状形状，沿所述磁体的磁化方向来看，所述磁通引导体是相对于所述第一直线对称的形状，所述磁通引导体具有其板面的一部分与所述第一磁电转换元件及第二磁电转换元件重叠的形状和配置，所述磁通引导体的中心点配置在比所述磁体的磁极的中心点更靠近所述磁性移动体的一侧。
7.如权利要求6所述的磁式位置检测装置，其特征在于，所述磁通引导体是具有与所述磁体的磁化方向垂直的表面的板状形状，朝着与所述基板的表面所延伸出的假想平面靠近的方向突出的第一突出部及第二突出部在与所述第一直线垂直的方向上隔开间隔而设置，所述第一磁电转换元件及第四磁电转换元件相对于所述第二磁电转换元件及第三磁电转换元件配置在所述突出部侧。
8.如权利要求6所述的磁式位置检测装置，其特征在于，所述磁通引导体是具有与所述磁体的磁化方向垂直的表面的板状形状，朝着与所述基板的表面所延伸出的假想平面靠近的方向突出的第一突出部及第二突出部在与所述第一直线垂直的方向上隔开间隔而设置，在所述第一突出部及第二突出部之间的中央附近包括洼下成凹状以远离所述基板的凹处，沿所述磁体的磁化方向来看，所述第二磁电转换元件及第三磁电转换元件配置成与所述凹处有部分重叠，所述第一磁电转换元件及第四磁电转换元件配置成与除去所述凹处的磁通引导体的其他部分有部分重叠。
9.如权利要求1至8的任一项所述的磁式位置检测装置，其特征在于，所述磁电转换元件是巨磁阻元件。
10.如权利要求1至9的任一项所述的磁式位置检测装置，其特征在于，当与在周面设置有凸部及凹部的磁性移动体的所述凹部相对时，所有所述磁电转换元件配置成使得所有所述磁电转换元件因所施加的磁场而产生的电阻值大体相同。
全文摘要
本发明提供磁式位置检测装置。可降低与磁式位置检测装置在制造上的偏差相对应的输出信号的偏差，易于制造且价廉。此外，可改善装置的特性。磁式位置检测装置包括基板、磁体、包含在基板上形成的第一至第四磁电转换元件的桥式电路、以及检测电路。基板的表面与磁体的磁化方向大体垂直，沿磁体的磁化方向来看，第二及第三磁电转换元件配置在与垂直于磁体的磁化方向且垂直于磁性移动体的移动方向的直线平行的、通过磁体的磁极的中心点的直线上或其附近，在不与磁性移动体相对的情况下，第一及第四磁电转换元件配置成使得所施加的磁场在基板表面的分量与第二及第三磁电转换元件大体相同。
文档编号G01D5/16GK102478405SQ20111022008
公开日2012年5月30日 申请日期2011年7月26日 优先权日2010年11月22日
发明者古川泰助, 小林浩, 川野裕司, 西川和康 申请人:三菱电机株式会社