专利名称：磁式位置检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及采用磁传感元件的磁式位置检测装置，特别是涉及用于磁式的等级、 旋转编码器等的适宜的磁式位置检测装置。
背景技术：
作为磁式位置检测装置，直到现在，人们知道有下述如图14所示的类型，相对N 极和S极交替磁化的磁性部件801的磁极排列方向，在同一位置设置4个自旋阀型磁阻效 应元件(SV-GMR1 SV-GMR4)(参照下述的专利文献1)。在4个自旋阀型磁阻效应元件 (SV-GMR1 SV-GMR4)中，一对两个(SV-GMR1和SV-GMR2)的固定层磁化方向以错开90° 的方式设置，剩余一对的两个(SV-GMR3和SV-GMR4)相对上述一对两个的固定层磁化方向 以错开180°的方式设置。根据以下描述的自旋阀型磁阻效应元件的磁特性，伴随针对磁 性部件801的SV-GMRl SV-GMR4的相对移动，相互的相位差为90°的2相的输出信号从 SV-GMRl SV-GMR4的连接电路获得(如参照后述的图1B)。对自旋阀型磁阻效应元件的磁特性进行说明。自旋阀型磁阻效应元件如图15A的 膜结构所示，由磁化方向固定在一个方向的强磁性体的固定层，以及电流主要流经的非磁 性层，和磁化方向与外部磁场方向(外部磁通方向)一致的强磁性体的自由层构成。在固 定层磁化方向和外部磁场的矢量方向一致时，处于图15B的状态a(低阻状态)，在SV-GMR 的感磁面内，一旦使外部磁场的矢量方向旋转，阻值会根据固定层磁化方向的角度而变化， 角度为90°时，在状态b(中阻状态)下外部磁场的阻值变化实质上为零，在相反方向时，处 于状态c (高阻状态)。图15C为SV-GMR的面内磁特性图，其表示在存在与SV-GMR的感磁 面(存在自由层的平面)平行的外部磁场的条件下，使外部磁场围绕与感磁面相垂直的旋 转中心轴旋转的场合的固定层磁化方向的旋转角度和磁阻变化率(ΔΚ/R)的关系。在此场 合，磁阻变化率(AR/R)按照正弦波平稳地变化。已有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2006-23179号公报
发明内容
但是，在上述专利文献1的磁式位置检测装置中，将邻接的N极面和S极面接触 的部件用作磁性部件。在此场合，其具体内容在后面通过实施形式而进行描述，但是，本发 明人发现，由于磁传感元件的相对移动行程范围内的磁场与理想的旋转磁场相比较的误差 大，故检测精度差的问题。于是，本发明的目的在于提供一种磁式位置检测装置，其与邻接的磁极面接触的 场合相比较，检测精度良好。本发明的第1形式为磁式位置检测装置。该磁式位置检测装置包括磁传感元件与 多个磁性部件，该多个磁性部件的磁极面与磁传感元件相对而排列；
邻接的磁性部件与上述磁传感元件相对一侧的磁极面为相反极性，并且相互间隔 开而设置。本发明的第2形式也涉及磁式位置检测装置。该磁式位置检测装置包括磁传感元 件与多个磁性部件，该多个磁性部件的磁极面与磁传感元件相对而排列；邻接的磁性部件与上述磁传感元件相对一侧的磁极面为相反极性，并且相互间隔 开而设置；上述多个磁性部件还包括位于其间的一对软磁性部； 上述一对软磁性部与邻接的磁性部件间隔开，并且相互磁耦合。在第1或第2形式的磁式位置检测装置中，上述多个磁性部件可按照等间距排列。在第1或第2形式的磁式位置检测装置中，上述多个磁性部件可为稀土类磁铁。在第1或第2形式的磁式位置检测装置中，上述磁传感元件为一对或多对，可专门 地指定上述磁传感元件相对上述多个磁性部件的位置。在第1或第2的磁式位置检测装置中，上述多个磁性部件可呈直线状或圆弧状而 排列。在第1或第2的磁式位置检测装置中，在上述多个磁性部件的排列间距为P，排列 方向的各磁性部件的长度为X时，χ/Ρ可在40% 60%的范围内。在第1或第2的磁式位置检测装置中，在上述磁传感元件相对上述多个磁性部件 的行程范围内，磁场可在2000e 7000e的范围内(其中，Oe= (1000/4 π )A/m)。在第1或第2的磁式位置检测装置中，上述磁传感元件包括至少两个霍尔元件；在至少一个上述霍尔元件上设置磁轭；上述磁轭在于上述霍尔元件上外加与感磁面平行的规定方向的外部磁场时，与上 述感磁面相垂直的方向弯曲作用于上述感磁面的位置的磁力线。可在第1或第2的磁式位置检测装置中，上述磁传感元件包括第1 第4霍尔元件；上述第1 第4霍尔元件的感磁面与上述多个磁性部件的发生磁场基本平行；在上述第1 第4霍尔元件上设置磁轭；上述磁轭在于上述第1和第3霍尔元件上外加与上述多个磁性部件的排列方向平 行的方向的外部磁场时，与上述感磁面相垂直的方向弯曲作用于上述第1和第3霍尔元件 的上述感磁面的位置的磁力线，在于上述第2和第4霍尔元件上外加与上述多个磁性部件 的感磁面相垂直的方向的外部磁场时，与上述感磁面相垂直的方向弯曲作用于上述第2和 第4霍尔元件的上述感磁面的位置的磁力线。可在第1或第2的磁式位置检测装置中，上述磁传感元件包括第1 第4霍尔元件；上述第1 第4霍尔元件的感磁面与上述多个磁性部件相对的磁极面基本平行；在至少上述第1和第3霍尔元件上设置磁轭；上述磁轭在于上述第1和第3霍尔元件上外加与上述多个磁性部件的排列方向平 行的方向的外部磁场时，与上述感磁面相垂直的方向弯曲作用于上述第1和第3霍尔元件 的上述感磁面位置的磁力线。另外，将以上的组成部件的任意组合、将本发明的表述在方法、系统等之间变换而形成的方案，作为本发明的形式均有效。按照 本发明，由于邻接的磁性部件相互间隔开地设置，故与邻接的磁性部件相互 接触而设置时相比较，可使检测精度良好。
图IA为本发明的第1实施形式的磁式位置检测装置的大致结构图；图IB为表示该磁式位置检测装置中的自旋阀型巨大磁阻效应元件的连接关系的 电路图；图IC为该磁式位置检测装置的输出信号Voutl、Vout2的波形图；图2A涉及第1实施形式，为连续设置(接触设置)磁性部件Ia Id时和按照磁 铁比例为50%而间隔设置时，SV-GMRl SV-GMR4的相对行程范围内的磁场模拟结果的对 比说明图，相对磁性部件Ia Id的SV-GMRl SV-GMR4的行程量为20mm时的对比说明 图；图2B为该行程量为40mm时的对比说明图；图2C为该行程量为60mm时的对比说明图；图2D为该行程量为80mm时的对比说明图；图3为以每个SV-GMRl SV-GMR4的行程量来表示SV-GMR1 SV-GMR4的位置 和误差之间的关系的特性图，该关系在下述场合发生，该场合为涉及第1实施形式，基于图 2A 图2D的磁场模拟结果，连续设置磁性部件Ia Id时和按照磁铁比例为50%而间隔 设置时的场合；图4为SV-GMRl SV-GMR4相对磁性部件Ia Id的行程量和图3所示误差的最 大值之间的关系的特性图，该关系在下述场合发生，该场合为涉及第1实施形式，为表示连 续设置磁性部件Ia Id时和按照磁铁比例为50%而间隔设置的场合；图5为表示该两个情况中SV-GMRl SV-GMR4的行程量和精度(误差的最大值/ 行程量)之间的关系的特性图；图6涉及第1实施形式，为表示相对磁性部件Ia Id的SV-GMRl SV-GMR4的 行程量为60mm和80mm时，磁铁比例和误差的最大值之间的关系的特性图；图7为本发明的第2实施形式的磁式位置检测装置的大致结构图；图8为在该磁式位置检测装置中，磁性部件Ia Ie按照磁铁比例为50%而间隔 设置时的SV-GMRl SV-GMR4的相对行程范围内的磁场模拟结果的说明图；图9为本发明的第3实施形式的磁式位置检测装置的大致结构图；图10为在该磁式位置检测装置中，软磁部la’、ld’和磁性部件lb、lc按照磁铁比 例为50%而间隔设置时的SV-GMRl SV-GMR4的相对行程范围内的磁场模拟结果的说明 图；图IlA为本发明的第4实施形式的磁式位置检测装置的大致结构图；图1IB为图1IA的磁式位置检测装置的磁性传感组件的大致立体图；图IlC为表示在图IlB的磁性传感组件中外加y方向的磁场时，磁力线图案的模 式剖视图；图12A为表示检测与y方向平行的外部磁场时的霍尔元件的连接例的电路图12B为表示检测与ζ方向平行的外部磁场时的霍尔元件的连接例1的电路图；图12C为表示检测与ζ 方向平行的外部磁场时的霍尔元件的连接例2的电路图；图13A为表示相对磁性部件的磁传感组件的配置例1的模式图；图13B为表示相对磁性部件的磁传感组件的配置例2的模式图；图14为专利文献1的磁式位置检测装置的大致结构图；图15A为表示自旋阀型巨大磁阻效应元件的膜结构的大致立体图；图15B为表示自旋阀型巨大磁阻效应元件处于低阻状态、中阻状态和高阻状态时 的固定层磁化方向和自由层磁化方向之间的关系的说明图；图15C为表示自旋阀型巨大磁阻效应元件的面内磁性(固定层磁化方向和自由层 磁化方向之间的角度和磁阻变化率的关系)的波形图。
具体实施例方式下面参照附图，对本发明的优选实施形式进行详细说明。另外，各附图中所示的同 一或等同的组成要素、部件等采用同一标号，适当省略重复性的说明。另外，实施形式并不 构成对本发明的限定，是例举性的，在实施形式中记载的全部特征或其组合并不一定是本 发明的本质内容。(第1实施形式)图IA为本发明的第1实施形式的磁式位置检测装置的大致结构图。图IB为表示 该磁式位置检测装置中的自旋阀型巨大磁阻效应元件的连接关系的电路图。图IC为该磁 式位置检测装置的输出信号V0Utl、V0Ut2的波形图。如图IA所示，磁式位置检测装置包括作为磁传感元件的4个自旋阀型巨大磁阻效 应元件(SV-GMR1 SV-GMR4)、4个磁性部件Ia Id。另外，在本图中，为了容易理解，按照 与磁性部件Ia Id的关系，相对的以较大尺寸图示SV-GMRl SV-GMR4，但是实际上，为微 小尺寸(在其它图中也是同样的)。磁性部件Ia Id的磁极面与SV-GMRl SV-GMR4相对呈直线状排列。在邻接的磁 性部件中，与SV-GMRl SV-GMR4相对一侧的磁极面相互为相反的极性。在图示的例子中， 磁性部件la、Ic的S极与SV-GMRl SV-GMR4相对，磁性部件lb、Id的N极与SV-GMR1 SV-GMR4相对。此外，磁性部件Ia Id按照等间距P而排列，邻接的磁性部件不相互接触 而间隔设置。磁性部件Ia Id的相应长度X相对磁性部件Ia Id的排列间距P的比例 (在下面也表述为“磁铁比例”)，即X/P比如在40% 60%的范围内。关于这一点，具体内 容在后面描述。SV-GMRl SV-GMR4针对磁性部件Ia Id的排列方向，设置于同一位置，如图IB 那样连接(图中，箭头为固定层磁化方向)。即，SV-GMRl和SV-GMR3串联于高电压端子(电 压Vin)和低电压端子(GND)之间，SV-GMR2和SV-GMR4也串联于高电压端子(电压Vin)禾口 低电压端子(GND)之间，从SV-GMRl和SV-GMR3的连接点与SV-GMR2和SV-GMR4的连接点， 获得2相的输出信号Voutl、Vout2 (GND基准)。SV-GMRl SV-GMR4的感磁面与磁性部件Ia Id的发生磁场基本平行(即，与磁 性部件Ia Id的磁极面基本垂直，并且与磁性部件Ia Id的排列方向平行)。SV-GMRl 和SV-GMR3的固定层磁化方向与磁性部件Ia Id相对的磁极面垂直而相互相反，SV-GMR2和SV-GMR4的固定层磁化方向与磁性部件Ia Id的排列方向平行而相互相反。于是，伴随SV-GMRl SV-GMR4相对磁性部件Ia Id的相对移动，从图IB的电路获得图IC所示 的相位差为90°的2相的输出信号Voutl、Vout2，专门地指定SV-GMR1 SV-GMR4相对磁 性部件Ia Id的位置(以磁性部件Ia Id为基准的排列方向的绝对位置)。
SV-GMRl SV-GMR4相对磁性部件Ia Id的行程范围(针对磁性部件Ia Id 的排列方向的相对移动范围，即位置检测范围)如图IA所示，从磁性部件la、lb之间的正 中到磁性部件lc、ld之间的正中，磁性部件lb、lc之间的中央为行程中心。另外，在行程范 围的长度S (在下面也表述为“行程量”)和磁性部件Ia Id的排列间距P之间具有S = PX2的关系。 SV-GMRl SV-GMR4相对磁性部件Ia Id的行程范围内的磁场(通过SV-GMR1 SV-GMR4的感磁面的磁场)最好是SV-GMRl SV-GMR4可确实正常运作，在2000e 7000e 的范围内(其中，Oe= (1000/4 π )A/m)的磁场。在本实施形式中，由于邻接的磁性部件 相互间隔配置，故也依赖于间隔配置，但如果磁性部件Ia Id为普通的铁氧体磁铁，还会 有即使在调节SV-GMRl SV-GMR4和磁性部件Ia Id之间的距离(在下面也表述为“空 隙”)，仍难以满足上述条件的情况。在这样的情况下，作为磁性部件Ia Id最好采用钕磁 铁和其它的稀土类磁铁。下面在对接触设置磁性部件Ia Id的比较例进行对比的同时，说明本实施形式 的间隔配置的意义。图2A 图2D为连续配置(接触配置)磁性部件Ia Id时和按照磁铁比例为 50%而间隔配置时，SV-GMRl SV-GMR4的相对行程范围内的磁场模拟结果的对比说明图， 它们分别表示SV-GMRl SV-GMR4相对磁性部件Ia Id的行程量在图2A中为20mm、在 图2B中40mm、在图2C中60mm、在图2D中80mm。另外，空隙针对满足SV-GMRl SV-GMR4 的相对行程范围内的磁场在2000e 7000e的条件的8种情况，模拟磁场。另外，磁性部件 Ia Id为钕磁铁，厚度T为4. 5mm、宽度W为10mm。图3基于图2A 图2D的磁场模拟结果，为以每个SV-GMRl SV-GMR4的行程量 来表示连续设置磁性部件Ia Id时和按照磁铁比例为50%而间隔设置时，SV-GMRl SV-GMR4的位置和误差之间的关系的特性图。另外，位置的基准(横轴的Omm)位于行程范 围的中间。另外，误差为8个空隙中误差最小时的(精度良好)值。图4为表示连续设置磁性部件Ia Id时和按照磁铁比例为50%而间隔设置时， SV-GMRl SV-GMR4相对磁性部件Ia Id的行程量和图3所示的误差的最大值之间的关 系的特性图。图5为表示该两种情况中，SV-GMRl SV-GMR4的行程量和精度(误差的最 大值/行程量)之间的关系的特性图。根据图2A 图5得知，与连续配置磁性部件Ia Id时相比较，按照磁铁比例为 50%而间隔配置时，所有行程量中的误差均小(精度良好)。另外，根据图5得知，相对在 连续配置时，如果行程量增加，则精度变差的情况，在按照磁铁比例为50%而间隔配置时， 即使行程量增加，仍可维持高精度。其原因是在连续配置时，特别是如果行程量增加(即， 磁铁的长度增加)，则行程范围内的磁场不是理想的旋转磁场(在行程范围内，按照正弦波 状变化的磁场)，而是接近按照矩形波状变化的磁场。另一方面，如本实施形式那样，通过 间隔配置磁性部件Ia ld，与连续配置相比较，可使行程范围内的磁场接近理想的旋转磁�。缟鲜瞿茄杉跣∥蟛�。接着，对磁铁比例和误差之间的关系进行说明。图6为表示相对磁性部件Ia Id的SV-GMR1 SV-GMR4的行程量为60mm和80mm 时，磁铁比例和误差的最大值之间的关系的特性图。根据该图可知，行程量为60mm时，磁铁 比例从60%至少到磁铁比例40%的情况；以及在行程量为80mm时，磁铁比例从60%至少 到磁铁比例45%的情况，磁铁比例越低，误差越小。这里，最好是磁铁比例越低，磁铁使用 量越少，但还必须考虑磁场强度的条件，即，SV-GMRl SV-GMR4的相对行程范围内的磁场 在2000e 7000e的条件。如果这样，磁铁比例适宜的范围比如在40%以上或45%以上 60%以下的范围内。按照本实施形式，可实现下述的效果。(1)由于间隔设置磁性部件Ia ld，故与过去那样连续配置相比较，可使 SV-GMRl SV-GMR4的相对行程范围内的磁场接近理想的旋转磁场，可减小位置检测的误 差，可减少检测精度的变差。(2)如果为相同的行程量，则与连续配置时相比较，磁铁的使用量较少，由此可成 本低。(3)作为磁铁部件采用钕磁铁和其它的稀土类磁铁，从而同样在间隔配置中，仍容 易满足SV-GMRl SV-GMR4的相对行程范围内的磁场在2000e 7000e的条件。(第2实施形式)图7为本发明的第2实施形式的磁式位置检测装置的大致结构图。该磁式位置检 测装置与第1实施形式相比较，不同点在于添加磁性部件le，SV-GMRl SV-GMR4的相对行 程范围为磁性部件Ib的中间到磁性部件Id的中间，磁性部件Ic的中间为行程中心，其它 的方面是相同的。图8为磁性部件Ia Ie按照磁铁比例为50%而间隔设置时，SV-GMRl SV-GMR4的相对行程范围内的磁场模拟结果的说明图，其表示SV-GMRl SV-GMR4相对磁性 部件Ia Id的行程量为60mm的场合。本实施形式也可实现与第1实施形式相同的作用 效果。(第3实施形式)图9为本发明的第3实施形式的磁式位置检测装置的大致结构图。该磁式位置 检测装置与第1实施形式相比较，不同点在于代替磁性部件la、ld的是与之尺寸相同的软 磁性部la’、ld’，而软磁性部la’ Id’相互磁耦合，其它方面相同。这里表示设置软磁性部 IaMd'具有凸部，并且通过背后的平板状连接部2a而将它们连接的一体软磁性体2的情 况。图10为软磁性部la’、Id’和磁性部件lb、lc按照磁铁比例为50%而间隔设置时， SV-GMRl SV-GMR4的相对行程范围内的磁场模拟结果的说明图，表示SV-GMRl SV-GMR4 相对磁性部件Ia Id的行程量为60mm的情况。同样在本实施形式中，可获得与第1实施 形式相同的作用效果。另外，与第1实施形式相比较，还可减少磁铁使用量。(第4实施形式) 在本实施形式中，对采用霍尔元件作为磁传感元件时的一个例子进行说明。图IlA 为本发明的第4实施形式的磁式位置检测装置大致结构图。图IlB为图IlA的磁式位置检 测装置的磁性传感组件40的大致立体图。在本图中，定义作为相互垂直的3个轴xyz轴。图lie为表示在图IlB的磁性传感组件40中外加y方向的磁场时，磁力线的样子的模式剖视 图。本实施形式的磁式位置检测装置与第1实施形式相比较，主要不同之处在于SV-GMRl SV-GMR4变为磁传感组件40。另外，在图IlA中，为了便于理解，按照与磁性部件Ia Id 的关系，相对较大地图示磁传感组件40，但是实际上为微小尺寸(对于其它的图，也是同样 的)。
如图IlB所示，磁传感组件40包括非磁性基板41、霍尔元件Hl H4与磁轭58。 霍尔元件Hl H4安装于非磁性基板41上。霍尔元件Hl H4的感磁面(存在产生霍尔 效果的半导体薄膜的面)与非磁性基板41的主面平行(与xy平面平行)。霍尔元件HI、 H3在χ方向的位置相同，霍尔元件H2、H4在y方向的位置相同。此外，霍尔元件Hl H4在 ζ方向的位置相同。磁轭58呈圆板状，跨过霍尔元件Hl H4之间而放置并固定于非磁性 基板41上。在图示的例子中，从上方观看，磁轭58的外周位于霍尔元件Hl H4之上。另 夕卜，磁轭58并不限于圆板状，也可为方板状和其它的板状。如图IlC所示，如果外加与y平行的磁通密度B//的外部磁场，通过磁轭58的作 用，磁力线在霍尔元件HI、H3的感磁面的位置，沿ζ方向弯曲。霍尔元件HI、H3的感磁面 处的磁场的ζ方向成分相互相反(参照图中的Bi)。同样在外加与χ方向平行的磁场时 也可以说是相同的。即，如果外加与χ方向平行的外部磁�。虼帕ο咴诨舳﨟2、H4的 感磁面的位置，沿ζ方向弯曲。霍尔元件H2、H4的感磁面处的磁场的ζ方向成分相互相反。 另一方面，在外加与ζ方向平行的磁场时，霍尔元件Hl H4的感磁面处的磁场的ζ方向成 分为相同朝向。另外，如果不限于与ζ方向平行的磁�。砰�58的存在是不需要的。因此， 相对与ζ方向平行的磁场检测用的霍尔元件也可不设置磁轭58。图12A为表示检测与y方向平行的外部磁场时，霍尔元件HI、H3的连接例的电路 图。另外，在本图中，在霍尔元件H1、H3的框内示出的箭头表示外加与y方向平行的外部磁 场时，在感磁面位置的yz平面处观看时的磁力线的朝向的模式。在本图的例子中，霍尔元 件HI、H3的输出端子的一个端子(端子d)是共通的，另一端子(端子b)输入到差动放大 器61中。差动放大器61的输出电压与y方向平行的外部磁场的尺寸成比例关系。霍尔元 件H2、H4也为相同的连接，由此，可检测与χ方向平行的外部磁场。图12B为表示检测与ζ方向平行的外部磁场时，霍尔元件HI、H3的连接例的电路 图。又，在本图的例子中，霍尔元件H1、H3的框内所示箭头表示在外加与ζ方向平行的外部 磁场时，在感磁面位置的yz平面观看时的磁力线的朝向的模式。本图的电路与图12A的电 路相比较，不同点在于差动放大器61变为加法运算器62，其它的方面相同。加法运算器62 可为采用运算放大器等的基本类型。加法运算器62的输出电压处于与ζ方向平行的外部 磁场的尺寸成比例关系。霍尔元件H2、H4也为相同的连接，由此，可同样地检测与ζ方向平 行的外部磁场。另外，即使在如图12C那样连接的情况下，同样可检测与ζ方向平行的外部 磁场。在本图的电路中，针对图12A、霍尔元件Hl的输出端子b、d的连接方相互交换。图13A为表示相对磁性部件Ia Id的磁传感组件40的配置例1的模式图。xyz 方向符合图IlB的定义。在本配置例中，霍尔元件H1、H3用于与y方向平行的磁场检测，霍 尔元件H2、H4用于与χ方向平行的磁场检测。磁传感组件40的非磁性衬底41的主面与磁 性部件Ia Id的磁极面相垂直。另外，霍尔元件H1、H3的排列方向(y方向)与磁性部件 Ia Id的排列方向平行。此外，霍尔元件H2、H4的排列方向(χ方向)与磁性部件Ia Id的磁极面相垂直。在该配置例中，如图12A那样而连接霍尔元件H1、H3，检测与磁性部件 Ia Id的排列方向平行的方向(y方向)的磁场。另外，霍尔元件H2、H4也同样地连接， 检测与磁性部件Ia Id的磁极面相垂直的方向(χ方向)的磁场。从霍尔元件HI、H3和 霍尔元件H2、H4，获得相位差为90°的2相的输出信号(参照图1C )。图13B为表示相对磁性部件Ia Id的磁传感组件40的配置例2的模式图。xyz 方向符合图IlB的定义。在该配置例中，霍尔元件H1、H3用于与y方向平行的磁场检测，霍 尔元件H2、H4用于与ζ方向平行的磁场检测。磁传感组件40的非磁性衬底41的主面，与 磁性部件Ia Id的磁极面平行。另外，检测霍尔元件H 1、H3的排列方向(y方向)与磁 性部件Ia Id的排列方向平行。此外，霍尔元件H2、H4的排列方向(χ方向)与磁性部件 Ia Id的排列方向相垂直，并且与磁性部件Ia Id的磁极面平行。在该配置例中，如图 12Α那样将霍尔元件Η1、Η3连接，检测与磁性部件Ia Id的排列方向平行的方向(y方向) 的磁场。此外，如图12B那样将霍尔元件H2、H4连接，检测与磁性部件Ia Id的磁极面相 垂直的方向(ζ方向)的磁场。从霍尔元件H1、H3和霍尔元件H2、H4获得相位差为90°的 2相的输出信号(参照图1C)。同样在本实施形式中，可获得与第1实施形式相同的作用效果。另外，通过采用价 格低于自旋阀型巨大磁阻效应元件的霍尔元件，有利于降低成本。此外，图13B所示的配置 例2的情况，由于非磁性衬底41的主面和磁性部件Ia Id的磁极面平行，故与两者相垂 直等的情况相比较，可使霍尔元件Hl H4进一步接近磁性部件Ia Id的磁极面。由此， 即使在磁性部件Ia Id不是高价格的稀土类磁铁，而是普通的铁氧体磁铁的情况下，仍可 通过霍尔元件Hl H4的感磁面而较容易地获得检测所必需的磁场。以上以实施形式为例，对本发明进行了说明，但是，实施形式的各组成要素可在权 利要求中记载的范围内进行各种变形，这一点对于本领域的技术人员来说是理解的。下面 谈及变形例。在第1 第3实施形式中，对SV-GMRl SV-GMR4与磁性部件相对的磁极面相垂 直并列的情况进行了说明，但在变形例中，SV-GMRl SV-GMR4既可与上述磁极排列面平行 (沿纵向重合)，也可与上述磁极排列面成任意的角度。在第1 第3实施形式中，对SV-GMRl SV-GMR4针对磁性部件的排列方向，设置 于同一位置的情况进行了说明，但也可为下述的方案，SV-GMRl和SV-GMR2沿磁性部件的排 列方向，仅按照P/2而相互间隔开，SV-GMR3沿磁性部件的排列方向，位于与SV-GMRl相同 的位置，SV-GMR4沿磁性部件的排列方向，位于与SV-GMR2相同的位置。在此场合，SV-GMRl 和SV-GMR2的固定层磁化方向与磁性部件1相对的磁极面基本垂直，并且朝向磁性部件所 存在的一侧，SV-GMR3和SV-GMR4的固定层磁化方向可与上述磁极性基本垂直，并且朝向磁 性部件不存在的一侧。即，SV-GMRl SV-GMR4中的固定层磁化方向可与磁性部件的上述 磁极面基本垂直，并且针对磁性部件的排列方向，位于相同位置的SV-GMR的固定层磁化方 向相互相反。另外，磁性部件的数量最好为5个或6个。在第1 第3实施形式中，对自旋阀型巨大磁阻效应元件为4个的情况进行了说 明，但在变形例中，自旋阀型巨大磁阻效应元件也可为两个，在此场合，在图IB的电路中， 将SV-GMRl和SV-GMR3中的任意一个，以及SV-GMR2和SV-GMR4中的任意一个作为如固定 电阻器。在本变形例中，虽然与第1 第3实施形式相比较，磁场检测的灵敏度降低，但是，在其他方面，可实现与第1 第3实施形式相同的效果。在第1 第3实施形式中，对磁传感元件为自旋阀型巨大磁阻效应元件的情况进 行了说明，但在变形例中，磁传感元件也可为隧道效应型磁阻效应元件(SV-TMR)或霍尔元 件之外的元件。另外，SV-TMR对应于固定层磁化方向和外部磁场的矢量方向的角度，具有 与SV-GMR相同的面内磁特性，与SV-GMR的情况相比较，更大地获取输出信号的振幅，由此， 可提高磁场检测的灵敏度。
在第1实施形式中，对4个磁性部件Ia Id呈直线状排列，各磁极面为平面的情 况进行了说明，但在变形例中，磁性部件Ia Id也可呈圆弧状等排列，各磁极面为圆弧面 等。其它的实施形式也相同。实施形式的磁性部件的个数是例示的，磁性部件可为两个以上的任意的个数。比 如，也可针对第1实施形式，省略磁性部件la、ld，磁性部件仅仅为两个。在行程范围可小于 PX 2时，象这样，可谋求降低成本。同样，也可针对第2实施形式，省略磁性部件la、le，磁 性部件仅为3个。磁性部件的个数可根据必要的行程量的条件等而适当设定。在第4实施形式中，对霍尔元件为4个的情况进行了说明，但在变形例中，霍尔元 件也可为两个。在此场合，根据第4实施形式的方案，省略霍尔元件H1、H3中的任意一者与 霍尔元件H2、H4中的任意一者。在本变形例中，与第4实施形式相比较，虽然磁场检测的灵 敏度降低，但在其他方面可实现相同的效果。
权利要求
1.一种磁式位置检测装置，其特征在于其包括磁传感元件与多个磁性部件，该多个磁 性部件的磁极面与上述磁传感元件相对而排列；邻接的磁性部件与上述磁传感元件相对一侧的磁极面为相反极性，并且相互间隔开而设置。
2.一种磁式位置检测装置，其特征在于其包括磁传感元件与多个磁性部件，该多个磁 性部件按照磁极面与上述磁传感元件相对而排列；邻接的磁性部件与上述磁传感元件相对一侧的磁极面为相反极性，并且相互间隔开而 设置；上述多个磁性部件还包括位于其间的一对软磁性部； 上述一对软磁性部与邻接的磁性部件间隔开，并且相互磁耦合。
3.根据权利要求1或2所述的磁式位置检测装置，其特征在于上述多个磁性部件按照 等间距排列。
4.根据权利要求1或2所述的磁式位置检测装置，其特征在于上述多个磁性部件为稀 土类磁铁。
5.根据权利要求1或2所述的磁式位置检测装置，其特征在于上述磁传感元件为一对 或多对，可专门地指定上述磁传感元件相对上述多个磁性部件的位置。
6.根据权利要求1或2所述的磁式位置检测装置，其特征在于上述多个磁性部件呈直 线状或圆弧状而排列。
7.根据权利要求1或2所述的磁式位置检测装置，其特征在于在上述多个磁性部件的 排列间距为P，排列方向的各磁性部件的长度为X时，χ/Ρ在40% 60%的范围内。
8.根据权利要求1或2所述的磁式位置检测装置，其特征在于在上述磁传感元件相对 上述多个磁性部件的行程范围内，磁场在2000e 7000e的范围内(其中，Oe= (1000/4 π )A/m) ο
9.根据权利要求1或2所述的磁式位置检测装置，其特征在于上述磁传感元件包括至 少两个霍尔元件，在至少一个上述霍尔元件上设置磁轭；上述磁轭在于上述霍尔元件上外加与感磁面平行的规定方向的外部磁场时，与上述感 磁面相垂直的方向弯曲作用于上述感磁面位置的磁力线。
10.根据权利要求1或2所述的磁式位置检测装置，其特征在于 上述磁传感元件包括第1 第4霍尔元件；上述第1 第4霍尔元件的感磁面与上述多个磁性部件的发生磁场基本平行； 在上述第1 第4霍尔元件上设置磁轭；上述磁轭在于上述第1和第3霍尔元件上外加与上述多个磁性部件的排列方向平行的 方向的外部磁场时，与上述感磁面相垂直的方向弯曲作用于上述第1和第3霍尔元件的上 述感磁面位置的磁力线，在于上述第2和第4霍尔元件上外加与上述多个磁性部件的感磁 面相垂直的方向的外部磁场时，与上述感磁面相垂直的方向弯曲作用于上述第2和第4霍 尔元件的上述感磁面的位置的磁力线。
11.根据权利要求1或2所述的磁式位置检测装置，其特征在于 上述磁传感元件包括第1 第4霍尔元件；上述第1 第4霍尔元件的感磁面与上述多个磁性部件相对的磁极面基本平行； 在至少上述第1和第3霍尔元件上设置磁轭；上述磁轭在于上述第1和第3霍尔元件上外加与上述多个磁性部件的排列方向平行的 方向的外部磁场时，与上述感磁面相垂直的方向弯曲作用于上述第1和第3霍尔元件的上 述感磁面位置的磁力线。
全文摘要
本发明涉及一种磁式位置检测装置，其中，与邻接的磁极面接触的场合相比较，检测精度良好。磁性部件(1a～1d)的磁极面与SV-GMR1～SV-GMR4相对，呈直线状排列。在邻接的磁性部件中，与SV-GMR1～SV-GMR4相对的一侧的磁极面为相反极性。磁性部件(1a～1d)按照等间距(P)排列，邻接的磁性部件相互不接触而间隔配置。磁性部件(1a～1d)的相应长度(X)相对磁性部件(1a～1d)的排列间距(P)的比例比如在40％～60％的范围内。
文档编号G01D5/243GK102109359SQ20101057696
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月2日 优先权日2009年12月3日
发明者木户利尚, 毛受良一, 福冈诚二, 铃木启史 申请人:Tdk株式会社
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
