[發(fā)明專利]磁性傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010249210.6
• 申請日: 2010-08-06
• 公開（公告）號: CN101995558A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發(fā)明（設計）人: 猿木俊司;平林啟
• 申請（專利權）人: TDK株式會社
• 主分類號: G01R33/02
• 分類號: G01R33/02;G01R33/09;G01B7/30
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王岳;王忠忠

技術領域

本發(fā)明涉及檢測外部磁場的方向相對于基準方向所成的角度的磁性傳感器(magnetic?sensor)。

背景技術

近年來，在汽車的駕駛的旋轉位置檢測等各種用途中，為了檢測對象物的旋轉位置而廣泛利用了磁性傳感器。此外，在檢測對象物的線性位移的線性編碼器中也利用了磁性傳感器。在這種使用磁性傳感器的系統(tǒng)中，一般設有產(chǎn)生方向與對象物的旋轉、線性運動連動地旋轉的外部磁場的單元(例如磁鐵)。磁性傳感器檢測外部磁場的方向相對于基準方向所成的角度。由此，檢測對象物的旋轉位置、線性位移。

作為磁性傳感器，如美國專利第6943544號說明書、美國專利第6633462號說明書以及美國專利申請公開第2009/0206827A1號說明書所述，公知有具有兩個電橋電路(惠斯登電橋電路(Wheatstone?bridge?circuit))的磁性傳感器。在該磁性傳感器中，兩個電橋電路分別包含四個磁阻效應元件(以下也記做MR元件)，檢測外部磁場的一個方向的成分(分量(component))的強度，并輸出表示該強度的信號。兩個電橋電路的輸出信號的相位之間的相位差為各電橋電路的輸出信號的1/4周期。外部磁場的方向相對于基準方向所成的角度基于兩個電橋電路的輸出信號而算出。

在使用MR元件的磁性傳感器中，在外部磁場的方向旋轉的情況下，與MR元件的電阻值對應的輸出信號的波形理想的是成為正弦曲線(包含正弦(Sine)波形和余弦(Cosine)波形)。但是，如美國專利第6633462號說明書所述，公知有時MR元件的輸出信號波形會從正弦曲線失真。有時當MR元件的輸出信號波形失真時，就會導致在磁性傳感器的檢測角度中產(chǎn)生誤差。MR元件的輸出信號波形失真的原因大體分為MR元件引起的、以及外部磁場引起的。

這里，以MR元件為GMR(巨磁阻效應)元件或者TMR(隧道磁阻效應)元件的情況為例，對于因MR元件導致MR元件的輸出信號波形失真情況的例子進行說明。GMR元件、TMR元件具有磁化方向被固定的磁化固定層、磁化方向與外部磁場方向?qū)刈兓淖杂蓪印⒁约霸诖呕潭▽优c自由層之間配置的非磁性層。作為因MR元件導致MR元件的輸出信號波形失真情況的例子，可舉出磁化固定層的磁化方向因外部磁場等的影響而變動的情況。這會在外部磁場強度較大的情況中容易發(fā)生。作為因MR元件導致MR元件的輸出信號波形失真的情況的另一例子，可舉出自由層的磁化方向因自由層的形狀各向異性、矯頑磁力等的影響而與外界磁場方向不一致的情況。這會在外部磁場強度較小的情況中容易發(fā)生。

另一方面，作為因外部磁場導致MR元件的輸出信號波形從正弦曲線失真的情況的例子，可舉出外部磁場方向、外部磁場的一個方向的成分的強度不按照正弦函數(shù)變化的情況。這會在檢測從一組以上的N極與S極交替排列成環(huán)狀的旋轉體的外周部產(chǎn)生的外部磁場的方向的情況、檢測從多組的N極與S極交替排列成直線狀且在N極與S極并排的方向移動的移動體的外周部產(chǎn)生的外部磁場的方向的情況中容易發(fā)生。

在美國專利第6633462號說明書中記載了如下的磁阻傳感器：對擁有主參照磁化軸的主檢測元件，電連接分別具有相對于主參照磁化軸傾斜的參照磁化軸的兩個校正檢測元件，校正檢測角度。但是，在該傳感器中，需要根據(jù)主檢測元件和校正檢測元件的電阻、尺寸、材料、外部磁場的強度等設計條件的不同，使校正檢測元件的設計最佳化，存在傳感器的設計不容易的問題。

另外，到此為止，說明了在使用MR元件的磁性傳感器中，有時會在磁性傳感器的檢測角度中產(chǎn)生誤差的問題點。但是，該問題點普遍適合于檢測外部磁場的方向相對于基準方向所成的角度的所有磁性傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種磁性傳感器，其是檢測外部磁場的方向相對于基準方向所成的角度的磁性傳感器，其能夠降低檢測角度的誤差。

本發(fā)明第一或第二磁性傳感器對方向會旋轉的外部磁場在基準位置上的方向相對于基準方向所成的角度進行檢測。第一或第二磁性傳感器具備：第一檢測部，用于檢測第一位置上的外部磁場的方向相對于第一方向所成的第一角度；以及第二檢測部，用于檢測第二位置上的外部磁場的方向相對于第二方向所成的第二角度。

第一檢測部具有：分別檢測外部磁場的一個方向的成分的強度并輸出表示該強度的信號的第一和第二檢測電路、以及基于第一和第二檢測電路的輸出信號算出作為第一角度的檢測值的第一檢測角度的第一運算電路，第一檢測電路的輸出信號的相位與第二檢測電路的輸出信號的相位之間的相位差為第一和第二檢測電路的輸出信號的1/4周期的奇數(shù)倍。