專利名稱：角度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及角度傳感器，例如涉及適用于需要較高的角度檢測精度的角度傳感器 的角度傳感器。
背景技術(shù)：
以往，提出一種角度傳感器，在中立檢測位置上將霍爾器件相對于安裝在旋轉(zhuǎn)軸 的磁鐵對置地配置，并且基于來自霍爾器件的輸出信號來檢測磁鐵的旋轉(zhuǎn)角度(例如，參 照專利文獻1)。在該角度傳感器中，在旋轉(zhuǎn)軸的中央設(shè)置長方體形狀的磁鐵，另一方面，在 旋轉(zhuǎn)軸的外表面附近配置霍爾器件，并按照由磁鐵施加到霍爾器件的磁場強度來計算磁鐵 的旋轉(zhuǎn)角度。另一方面，當(dāng)前，提出一種磁傳感器，該磁傳感器檢測來自磁鐵的磁場的方向，并 使用使輸出信號變化的巨磁阻效應(yīng)器件(GMR器件)(例如，參照專利文獻2)。在使用這樣 的GMR器件的磁傳感器中，基于與來自磁鐵的磁場方向相對應(yīng)的GMR器件的電阻值變化來 使輸出信號產(chǎn)生變化?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1 日本特開2003-151390號公報專利文獻2 日本特開2006-276983號公報
發(fā)明概要發(fā)明要解決的問題考慮在上述專利文獻1所記載的角度傳感器中配置替代霍爾器件的GMR器件(巨 磁阻效應(yīng)器件)，并構(gòu)成使用GMR器件的角度傳感器。但是像專利文獻1所載的角度傳感器 這樣，會出現(xiàn)如下問題在旋轉(zhuǎn)體的外表面上配置檢測磁場方向的GMR器件時，磁鐵的旋轉(zhuǎn) 角度與作用到GMR器件上的磁場方向不對應(yīng)，從而無法恰當(dāng)?shù)貦z測磁鐵的旋轉(zhuǎn)角度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是基于該問題而做出的，目的在于提供一種角度傳感器，能夠使用磁阻效 應(yīng)器件來提高角度檢測精度。 用于解決技術(shù)問題的手段本發(fā)明的角度傳感器特征在于，具有磁鐵，安裝于能夠旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體上，并能夠 與所述旋轉(zhuǎn)體一起旋轉(zhuǎn)；環(huán)狀磁軛，以包圍所述磁鐵的圍繞旋轉(zhuǎn)軸的外周面的方式沿環(huán)狀 延伸，并在延伸方向的一部分上形成有缺口部；和磁阻效應(yīng)器件，配置于所述缺口部中，檢 測所述缺口部內(nèi)所產(chǎn)生的磁場的方向。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過利用形成有缺口部的環(huán)狀磁軛來構(gòu)成磁路，例如，當(dāng)磁鐵的磁極 位于磁阻效應(yīng)器件的直線狀位置時，磁通的一部分從缺口部引入到環(huán)狀磁軛中，從而作用于磁阻效應(yīng)器件的磁通減少，當(dāng)磁鐵位于從該位置旋轉(zhuǎn)90度后的位置時，通過環(huán)狀磁軛導(dǎo) 入磁通，從而作用于磁阻效應(yīng)器件的磁通增加。因此，若形成缺口部，以使得與磁鐵的旋轉(zhuǎn) 角度無關(guān)地，作用于磁阻效應(yīng)器件的磁場強度為一定，則能夠使磁鐵的旋轉(zhuǎn)角度與作用于 磁阻效應(yīng)器件的磁場的方向相一致，從而能夠提高角度檢測精度。并且本發(fā)明特征在于，在上述角度傳感器中，上述磁鐵的圍繞旋轉(zhuǎn)軸的外周面為 圓形。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，例如即使在圓柱狀磁鐵或環(huán)狀磁鐵中，也能夠使磁鐵的旋轉(zhuǎn)角度與 作用于磁阻效應(yīng)器件的磁場的方向相一致。并且本發(fā)明特征在于，在上述角度傳感器中，所述缺口部的間隙寬度形成為使得 作用于所述磁阻效應(yīng)器件的磁場的正交成分的振幅比為1。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于作用于磁阻效應(yīng)器件的磁場的正交成分的振幅比為1，因此能夠 與磁鐵的旋轉(zhuǎn)角度無關(guān)地，使作用于磁阻效應(yīng)器件的磁場強度為一定。并且本發(fā)明特征在于，在上述角度傳感器中，上述環(huán)狀磁軛形成為圓環(huán)狀，上述缺 口部的間隙寬度為上述環(huán)狀磁軛的中心直徑的1/8 1/12。進一步，本發(fā)明的特征在于，在上述角度傳感器中，上述缺口部的間隙寬度為上述 環(huán)狀磁軛的中心直徑的1/10。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過決定環(huán)狀磁軛的中心直徑，能夠決定使得作用于磁阻效應(yīng)器件 的磁場強度與磁鐵的旋轉(zhuǎn)角度無關(guān)地為一定的缺口部的間隙寬度。并且，環(huán)狀磁軛的中心 直徑是指環(huán)狀磁軛的內(nèi)徑與外徑之和的一半的直徑。本發(fā)明的角度傳感器特征在于，具有磁鐵，安裝于能夠旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體上，并能夠 與所述旋轉(zhuǎn)體一起旋轉(zhuǎn)；環(huán)狀磁軛，以包圍所述磁鐵的圍繞旋轉(zhuǎn)軸的外周面的方式沿環(huán)狀 延伸，并在延伸方向上形成有多個缺口部；和磁阻效應(yīng)器件，配置于所述多個缺口部中的某 一缺口部中，檢測配置有該磁阻效應(yīng)器件的缺口部內(nèi)產(chǎn)生的磁場的方向。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過利用形成有多個缺口部的環(huán)狀磁軛來構(gòu)成磁路，例如，當(dāng)磁鐵的 磁極位于磁阻效應(yīng)器件的直線狀位置時，磁通的一部分從缺口部被引入環(huán)狀磁軛，從而作 用于磁阻效應(yīng)器件的磁通減少，當(dāng)磁鐵位于從該位置旋轉(zhuǎn)90度后的位置時，通過環(huán)狀磁軛 導(dǎo)入磁通，從而作用于磁阻效應(yīng)器件的磁通增加。因此，若以形成多個缺口部，以使得與磁 鐵的旋轉(zhuǎn)角度無關(guān)地，作用于磁阻效應(yīng)器件的磁場強度為一定，則能夠使磁鐵的旋轉(zhuǎn)角度 與作用于磁阻效應(yīng)器件的磁場的方向相一致，從而能夠提高角度檢測精度。另外，若形成多 個缺口部，以使得在環(huán)狀磁軛中，磁通沿一方向流過磁路的磁阻與磁通沿相反方向流過磁 路的磁阻大致相同，則能夠減小環(huán)狀磁軛中的磁通密度的偏差。因此，能夠抑制作用于磁阻 效應(yīng)器件的磁通的減少，從而能夠進一步提高檢測靈敏度并防止磁通的泄漏。并且本發(fā)明特征在于，在上述角度傳感器中，所述磁鐵的圍繞旋轉(zhuǎn)軸的外周面為 圓形。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，例如，即使在圓柱狀磁鐵或環(huán)狀磁鐵中，也能夠使磁鐵的旋轉(zhuǎn)角度與 作用于磁阻效應(yīng)器件的磁場的方向相一致。并且本發(fā)明特征在于，在上述角度傳感器中，所述多個缺口部形成在所述環(huán)狀磁 軛上，以使得磁通沿一方向流過所述環(huán)狀磁軛的磁路的磁阻與磁通沿與所述一方向相反的 方向流過所述環(huán)狀磁軛的磁路的磁阻大致相同。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠減小環(huán)狀磁軛中的磁通密度的偏差，抑制作用于磁阻效應(yīng)器件 的磁通的減少，從而能夠進一步提高檢測靈敏度并防止磁通的泄漏。并且本發(fā)明的特征在于，在上述角度傳感器中，所述多個缺口部為兩個，該兩個缺 口部在所述環(huán)狀磁軛中形成于隔著所述磁鐵的旋轉(zhuǎn)中心大致對置的位置。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在環(huán)狀磁軛中，能夠使磁通沿一方向流過的磁路的磁阻與磁通沿相 反方向流過磁路的磁阻大致相同。并且本發(fā)明的特征在于，在上述角度傳感器中，所述兩個缺口部的間隙寬度形成 為使得作用于所述磁阻效應(yīng)器件的磁場的正交成分的振幅比為1。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于作用于磁阻效應(yīng)器件的磁場的正交成分的振幅比為1，因此與磁 鐵的旋轉(zhuǎn)角度無關(guān)地，能夠使作用于磁阻效應(yīng)器件的磁場強度為一定。并且本發(fā)明特征在于，在上述角度傳感器中，所述環(huán)狀磁軛形成為圓環(huán)狀，所述兩 個缺口部的間隙寬度為所述環(huán)狀磁軛的中心直徑的1/8 1/12。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過決定環(huán)狀磁軛的中心直徑，能夠決定使得作用于磁阻效應(yīng)器件 的磁場強度與磁鐵的旋轉(zhuǎn)角度無關(guān)地為一定的缺口部的間隙寬度。并且，環(huán)狀磁軛的中心 直徑是指環(huán)狀磁軛的內(nèi)徑與外徑之和的一半的直徑。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠使用磁阻效應(yīng)器件來提高角度檢測精度。


圖1是表示本發(fā)明的角度傳感器的實施方式的圖，是角度傳感器的模式圖。圖2是由比較例的角度傳感器所產(chǎn)生的磁場的說明圖。圖3是比較例的角度傳感器的狀態(tài)轉(zhuǎn)變圖。圖4是表示比較例的角度傳感器的線性特性的圖。圖5是表示本發(fā)明的角度傳感器的實施方式的圖，圖5 (a)是表示對磁鐵處于初始 位置時的作用于GMR器件的磁通的狀態(tài)的圖，圖5(b)是表示對磁鐵處于從初始位置旋轉(zhuǎn)90 度后的位置時的作用于GMR器件的磁通的狀態(tài)的圖。圖6是表示本發(fā)明的角度傳感器的實施方式的圖，是角度傳感器的狀態(tài)轉(zhuǎn)變圖。圖7是表示本發(fā)明的角度傳感器的實施方式的圖，是角度傳感器的線性特性的 圖。圖8是表示本發(fā)明的角度傳感器的實施方式的圖，是環(huán)狀磁軛的設(shè)計圖。圖9是表示本發(fā)明的角度傳感器的實施方式的圖，是表示如圖8所示的環(huán)狀磁軛 的間隙寬度的寬度尺寸與作用于GMR器件的磁場的正交成分的振幅比之間的關(guān)系的圖。圖10是表示本發(fā)明的角度傳感器的其他實施方式的圖，是角度傳感器的模式圖。圖11是表示本發(fā)明的角度傳感器的其他實施方式的圖，是環(huán)狀磁軛的設(shè)計圖。圖12是比較例的角度傳感器的磁通的流動的說明圖。圖13是表示本發(fā)明的角度傳感器的其他實施方式的圖，是角度傳感器的磁通的 流動的說明圖。圖14是表示本發(fā)明的角度傳感器的其他實施方式的圖，是表示角度傳感器的旋 轉(zhuǎn)角度與磁通密度的變動幅度之間的關(guān)系的圖。
具體實施例方式下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明?；诒緦嵤┓绞降慕嵌葌鞲?器是用于汽車等所搭載的發(fā)動機中的曲軸角度等需要高的角度檢測精度的角度傳感器。下 面，根據(jù)需要，對將基于本實施方式的角度傳感器應(yīng)用于曲軸角傳感器的情況進行說明。圖1為基于本發(fā)明的實施方式的角度傳感器的模式圖。如圖1所示，本實施方式 的角度傳感器ι包含具有圓環(huán)形狀的磁鐵2 ；環(huán)狀磁軛3，包圍磁鐵2的外周面，并且在一 部分形成有缺口部11 ；GMR器件4，作為磁阻效應(yīng)器件，配置于環(huán)狀磁軛3的缺口部11中。 在磁鐵2的內(nèi)周面，配置有圓環(huán)狀的安裝部件5，在安裝部件5的中央，形成有能夠?qū)⑽磮D示 的曲軸等插通的安裝孔13。磁鐵2形成為圓環(huán)狀，并固定到安裝部件5的外周面使其無法相對旋轉(zhuǎn)。并且，磁 鐵2在沿徑向?qū)χ玫膬蓚€位置上勵磁了 N極及S極，并以從N極經(jīng)由環(huán)狀磁軛3到達S極 的圓弧狀在周圍產(chǎn)生磁場。另外，磁鐵2的寬度設(shè)定為與GMR器件4的上下厚度相對應(yīng)的 寬度，若不低于該寬度，則也可以設(shè)定為更大的寬度。環(huán)狀磁軛3形成為在圓環(huán)狀的圓環(huán)部12處設(shè)有缺口部11且俯視為C字狀，并且 配置為在與磁鐵2的外周面之間，沿直徑方向夾有一定空隙。并且，環(huán)狀磁軛3的圓環(huán)部12 及缺口部11形成由磁鐵2產(chǎn)生的磁場的磁路，與磁鐵2的旋轉(zhuǎn)角度無關(guān)，使作用于GMR器 件4的磁場強度為一定。對通過環(huán)狀磁軛3所形成的磁路在下面進行詳細敘述。GMR器件4配置于環(huán)狀磁軛3的缺口部11中，并檢測從磁鐵2產(chǎn)生的磁場的方向。 GMR器件4作為基本結(jié)構(gòu)，在未圖示的晶片上層疊并形成有交換偏置(〃 4 7 7 )層(反鐵 磁層)、固定層(釘扎磁性層)、非磁性層及自由層(自由磁性層)，作為使用巨磁阻效應(yīng)的 GMR(Giant Magnet Resistance)器件的一種的磁阻效應(yīng)器件而構(gòu)成。基于本實施方式的角度傳感器1，具有這樣的結(jié)構(gòu)，使通過磁鐵2產(chǎn)生的外部磁 場，即由磁鐵2產(chǎn)生的磁場，作用于GMR器件4。并且，通過該磁場的方向使GMR器件4的電 阻值產(chǎn)生變化，并根據(jù)反映出該變化的GMR器件4的輸出電壓來檢測磁鐵2的旋轉(zhuǎn)角度。接著，對用于與本實施方式的角度傳感器進行對比的比較例進行說明。圖2為比 較例的角度傳感器所產(chǎn)生的磁場的說明圖。圖3為比較例的角度傳感器的狀態(tài)轉(zhuǎn)變圖。并 且，在圖2及圖3所示的角度傳感器21中，除去不具有環(huán)狀磁軛這點外，具有與本實施方式 的角度傳感器1相同的結(jié)構(gòu)。因此，此處省略對同一結(jié)構(gòu)的說明。并且，圖2的箭頭表示各 磁場中的磁矢量，圖2中為了便于說明，只圖示出8個。如圖2所示，比較例的角度傳感器21在磁鐵22的N極位于與GMR器件M對置的 初始位置時，磁場強度在N極附近為最大，在從N極旋轉(zhuǎn)約45度后的位置減少為最大磁場 的72%，在從N極旋轉(zhuǎn)90度后的位置減少為最大磁場的30%。并且，磁場強度在從N極旋 轉(zhuǎn)約135度后的位置再次增加為最大磁場的72%，在從N極旋轉(zhuǎn)180度后的位置上變?yōu)樽?大。如此，磁場強度在兩磁極附近變?yōu)樽畲?，在磁場的兩磁極的中間位置變?yōu)樽钚?。如圖3(a)所示，在磁鐵22為初始位置時，磁鐵22的旋轉(zhuǎn)角度與磁矢量的磁場角 度一致。設(shè)該初始位置為0度，如圖3(b)所示，若磁鐵22沿順時針旋轉(zhuǎn)45度，則磁鐵22 的旋轉(zhuǎn)角度與磁矢量的磁場角度間發(fā)生角度偏差。具體來說，磁矢量的磁場角度變得比磁 鐵22的旋轉(zhuǎn)角度小。如圖3(c)所示，若磁鐵22再沿順時針旋轉(zhuǎn)45度，則磁鐵22的旋轉(zhuǎn)
6角度與磁矢量的磁場角度再次相同。并且雖然未圖示，但在磁鐵2沿順時針旋轉(zhuǎn)180度、270度后的情況下，磁鐵22的 旋轉(zhuǎn)角度與磁矢量的磁場角度相同，在磁鐵22旋轉(zhuǎn)135度、225度、315度后的情況下，發(fā)生 如圖3(b)所示的同樣的角度偏差。像這樣在磁鐵22的旋轉(zhuǎn)角度為0度、90度、180度、270 度以外時產(chǎn)生角度偏差是由于磁鐵22的旋轉(zhuǎn)角度的變化的磁場正交成分(X方向成分、Y方 向成分)的振幅比不為1所導(dǎo)致的。這里，若表示磁鐵22的旋轉(zhuǎn)角度與由GMR器件4檢測出的檢測角度之間的關(guān)系， 則如圖4所示。圖4是表示比較例的角度傳感器的線性特性的圖。并且，在圖4中，分別用 縱軸表示檢測角度，橫軸表示磁鐵的旋轉(zhuǎn)角度，實線Wl表示線性特性，虛線W2表示理想線 性特性。如圖4所示，可知在使磁鐵22旋轉(zhuǎn)45度及225度后的情況下，檢測角度比磁鐵 22的旋轉(zhuǎn)角度大幅減小，而在使磁鐵22旋轉(zhuǎn)135度及315度后的情況下，檢測角度比磁鐵 22的旋轉(zhuǎn)角度大幅增大。因此，在比較例的角度傳感器21中，難以恰當(dāng)?shù)貦z測磁鐵22的旋 轉(zhuǎn)角度。接著，對基于本實施方式的角度傳感器的角度檢測精度進行說明。圖5為表示作 用于GMR器件的磁通的狀態(tài)的圖。圖5(a)表示磁鐵處于初始位置的情況，圖5(b)表示磁 鐵處于從初始位置旋轉(zhuǎn)90度后的位置的情況。并且，圖6為本實施方式的角度傳感器的狀 態(tài)轉(zhuǎn)變圖。并且，在圖5中只圖示出缺口部11附近的磁通。如圖5 (a)所示，在磁鐵2的N極處于與GMR器件4對置的初始位置時，磁通經(jīng)由 缺口部11引入到環(huán)狀磁軛3，作用域GMR器件的磁通減少。另一方面，如圖5(b)所示，在磁 鐵2處于從初始位置旋轉(zhuǎn)90度后的位置時，通過磁軛3導(dǎo)入磁通從而使作用域GMR器件4 的磁通增加。這樣，環(huán)狀磁軛3按如下方式形成磁路在磁場強度強的部分將磁通引入到環(huán) 狀磁軛3，而在磁場強度弱的部分防止磁通的泄漏。此時，如圖6(a)所示，在設(shè)磁鐵2的初始位置設(shè)為0度時，磁鐵2的旋轉(zhuǎn)角度與磁 矢量的磁場角度都為0度且一致。由該狀態(tài)出發(fā)，如圖6(b)所示，若磁鐵2沿順時針旋轉(zhuǎn) 45度，則磁矢量的磁場角度也變成約45度。如圖6(c)所示，若從初始位置沿順時針旋轉(zhuǎn) 90度，則磁矢量的磁場角度也變?yōu)?0度。并且，在磁鐵旋轉(zhuǎn)135度、180度、225度、270度、 315度、360度時，磁鐵2的旋轉(zhuǎn)角度也與磁矢量的磁場角度一致。這里，若表示磁鐵2的旋轉(zhuǎn)角度與由GMR器件4所檢測到的檢測角度之間的關(guān)系， 則如圖7所示。圖7是表示基于本實施方式的角度傳感器的線性特性的圖。并且，在圖7 中，分別用縱軸表示檢測角度，橫軸表示磁鐵的旋轉(zhuǎn)角度，實線W3表示線性特性，虛線W4表 示理想線性特性。如圖7所示，基于本實施方式的角度傳感器具有與理想線性特性大致相同的斜 度，并且能夠在不產(chǎn)生角度偏差的情況下檢測磁鐵2的旋轉(zhuǎn)角度。這樣，由于環(huán)狀磁軛3以 與磁鐵2的旋轉(zhuǎn)位置無關(guān)地使作用于GMR器件4的磁場強度(磁矢量的大小)為一定的方 式形成，因此作用于GMR器件4的磁場的正交成分的振幅比為1，能夠使磁鐵2的旋轉(zhuǎn)角度 與磁場角度一致。接著，參照圖8及圖9，對缺口部的X方向的間隙寬度的寬度尺寸決定方法進行說 明。圖8為環(huán)狀磁軛的設(shè)計圖，圖9為表示圖8所示環(huán)狀磁軛的間隙寬度的寬度尺寸與作用于GMR器件4的磁場的正交成分的振幅比之間的關(guān)系的圖。并且，在圖9中，分別用縱軸 表示振幅比，橫軸表示缺口部11的間隙寬度的寬度尺寸。如圖8所示，環(huán)狀磁軛3形成為內(nèi)徑122mm、外徑139mm，在使用該環(huán)狀磁軛3的角 度傳感器1中，如圖9所示，將作用于GMR器件4的磁場的Y方向成分用X方向成分除后的 振幅比成為1的寬度尺寸大約為13mm。因此，通過將缺口部的寬度尺寸設(shè)為13mm，能夠使 作用于GMR器件4的磁場的正交成分的振幅比成為1，所以能夠使磁鐵2的旋轉(zhuǎn)角度與磁場
角度一致。并且，若將缺口部11的間隙寬度的寬度尺寸設(shè)為Ll且將環(huán)狀磁軛3的中心直徑 設(shè)為L2，則對于缺口部11的間隙寬度的寬度尺寸，下式成立。Ll = L2/10 (1)數(shù)學(xué)式(1)表示通過決定環(huán)狀磁軛3的中心直徑，能夠自動地決定缺口部11的 間隙寬度的寬度尺寸。在本實施方式中，由于環(huán)狀磁軛3的外徑為139mm，內(nèi)徑為122mm，因此環(huán)狀磁軛3 的中心直徑由于為外徑與內(nèi)徑之和的一半而得出130. 5mm。缺口部11的間隙寬度的寬度尺 寸由于為該中心直徑的1/10，所以為13. 05mm，即得到與上述13mm大致相同的大小。如上所述，根據(jù)基于本實施方式的角度傳感器1，通過利用形成有缺口部11的環(huán) 狀磁軛來構(gòu)成磁路，與磁鐵2的旋轉(zhuǎn)位置無關(guān)地，作用于GMR器件4的磁場強度成為一定， 因此，能夠使磁鐵的旋轉(zhuǎn)角度與作用于磁阻效應(yīng)器件的磁場的方向一致，并且能夠提高角 度檢測精度。并且，在上述實施方式中，雖然將缺口部11的間隙寬度的寬度尺寸設(shè)為環(huán)狀磁軛 3的中心直徑的1/10，但是若在環(huán)狀磁軛3的中心直徑的1/8 1/12的范圍內(nèi)，則也能夠 構(gòu)成角度檢測精度良好的角度傳感器1。接著，對本發(fā)明的其他實施方式進行說明?；诒景l(fā)明的其他實施方式的角度傳 感器，與上述實施方式的角度傳感器之間，只有除了設(shè)有GMR器件配置用的缺口部之外還 設(shè)有磁路的磁阻調(diào)整用的缺口部這點不同。因此，只對不同點進行詳細地說明。參照圖10及圖11對基于本發(fā)明的其他實施方式的角度傳感器進行說明。圖10 為基于本發(fā)明的其他實施方式的角度傳感器的模式圖。圖11為基于本發(fā)明的其他實施方 式的環(huán)狀磁軛的設(shè)計圖。如圖10所示，基于本發(fā)明的角度傳感器31構(gòu)成為，包含具有圓環(huán)形狀的磁鐵 32 ；環(huán)狀磁軛33，包圍磁鐵32的外周面，并且在隔著磁鐵32的中心的對置位置上形成有第 1缺口部41及第2缺口部42 ；GMR器件；34，配置在環(huán)狀磁軛33的第1缺口部41中。在磁 鐵32的內(nèi)周面配置有圓環(huán)狀的安裝部件35，并且，在安裝部件35的中央形成有能夠?qū)⑽磮D 示的曲軸等插通的安裝孔44。環(huán)狀磁軛33形成為在圓環(huán)狀的圓環(huán)部43的對置位置上設(shè)有第1缺口部41及第 2缺口部42。并且，環(huán)狀磁軛33的圓環(huán)部43及第1、第2缺口部41、42形成從磁鐵產(chǎn)生的 磁場的磁路。通過第1缺口部41，與磁鐵32的旋轉(zhuǎn)角度無關(guān)地，作用于GMR器件34的磁場 強度保持一定，通過第2缺口部42來調(diào)整環(huán)狀磁軛33內(nèi)的磁路的磁阻。并且，第1缺口部 41及第2缺口部42的間隙寬度以同一寬度形成，且將磁通穿過環(huán)狀磁軛33內(nèi)的第1缺口 部41的磁路的磁阻與磁通穿過第2缺口部42的磁路的磁阻調(diào)整為相同。
該情況下，第1缺口部41及第2缺口部42的間隙寬度的寬度尺寸形成為比設(shè)為 上述環(huán)狀磁軛33的中心直徑的1/10的長度稍微小些。在本實施方式中，如圖11所示，環(huán) 狀磁軛33形成為外徑為U6mm、內(nèi)徑為107mm、第1缺口部41及第2缺口部的間隙寬度的 寬度尺寸為10. 5mm。該第1缺口部41及第2缺口部42的間隙寬度的寬度尺寸相當(dāng)于環(huán)狀 磁軛33的中心直徑的大約1/11。接著，參照圖12及圖13對環(huán)狀磁軛內(nèi)的磁通的流動進行說明。圖12為用于對比 本發(fā)明的其他實施方式的角度傳感器的基于比較例的角度傳感器的磁通的流動的說明圖。 圖13為本發(fā)明的其他實施方式的角度傳感器的磁通的流動的說明圖。首先，對比較例的角度傳感器的磁通的流動進行說明。如圖12所示，比較例的角 度傳感器51構(gòu)成為只在一部分形成有缺口部55，并在缺口部55中配置GMR器件M。在該 情況下，由于僅在環(huán)狀磁軛53的一部分形成缺口部55，所以在磁鐵52的磁極不位于缺口 部55的對置位置的情況下，在磁通經(jīng)由缺口部55 (GMR器件回流的磁路與磁通不經(jīng)由 缺口部55回流的磁路之間，磁阻產(chǎn)生較大的偏差。從而，相比磁通經(jīng)由缺口部55回流的磁路，磁通不經(jīng)由缺口部55回流的磁路的磁 阻變低，因此，由虛線表示的環(huán)狀磁軛53內(nèi)的磁路的分界點，相對于連結(jié)磁鐵52的兩磁極 的磁軸，位于靠近缺口部55之處。因此，在環(huán)狀磁軛53內(nèi)磁通向磁阻低的方向引入，從而 流過缺口部55側(cè)的磁通減少，作用于配置在缺口部55中的GMR器件M的磁通減少并且檢 測靈敏度降低。另一方面，流過缺口部陽的對置側(cè)的磁通增加，在環(huán)狀磁軛53中隔著磁鐵 52的中心的缺口部55的對置側(cè)，可能會出現(xiàn)磁通飽和而泄漏到環(huán)狀磁軛53的外側(cè)。這樣，在比較例的角度傳感器中，通過在環(huán)狀53的缺口部55中配置GMR器件M， 從而能夠使磁鐵52的旋轉(zhuǎn)角度與作用于GMR器件M的磁場的方向相一致而提高角度檢測 精度，但是難以得到足夠的檢測靈敏度。對此，如圖13所示，本實施方式的角度傳感器31中，隔著磁鐵32在對置位置上以 相同的間隙寬度形成有第1缺口部41及第2缺口部42。該情況下，即使在磁鐵32的磁極 不在第1、第2缺口部41、42的對置位置的情況下，磁通經(jīng)由第1缺口部41 (GMR器件34)回 流的磁路的磁阻與磁通經(jīng)由第2缺口部42回流的磁路的磁阻也相同。因此，在環(huán)狀磁軛33中，由于第1缺口部41側(cè)的磁路與第2缺口部42側(cè)的磁路 的磁阻一致，所以環(huán)狀磁軛33內(nèi)的磁路分界點位于磁鐵32的磁軸的延長線上。因此，在環(huán) 狀磁軛33內(nèi)，流過第1缺口部41側(cè)的磁通的減少被抑制，作用于配置在第1缺口部41的 GMR器件34的磁通增加，檢測靈敏度提高。另一方面，流過第2缺口部42側(cè)的磁通減少，能 夠抑制第2缺口部42側(cè)的磁通的飽和并防止磁通的泄漏。這樣，在本實施方式的角度傳感器中，通過在環(huán)狀磁軛33中形成第1缺口部41及 第2缺口部42，且在第1缺口部中配置GMR器件34，能夠使角度檢測精度提高，并且能夠使 環(huán)狀磁軛33的第1缺口部41側(cè)及第2缺口部42側(cè)中的磁通密度沒有偏差，從而使檢測靈 敏度提高。此時的比較例的角度傳感器及本實施方式的角度傳感器的旋轉(zhuǎn)角度的磁通密度 的變動幅度，如圖14所示。圖14(a)為表示比較例的角度傳感器的靈敏度特性的圖。圖 14(b)為表示本實施方式的角度傳感器的靈敏度特性的圖。并且，在圖14(a)、(b)中，分別 用縱軸表示磁通密度，橫軸表示磁鐵的旋轉(zhuǎn)角度，實線W5表示作用于GMR器件的磁通的Y方向成分，實線W6表示作用于GMR器件的磁鐵的X方向成分。如圖14(a)、(b)所示，比較例的角度傳感器51的磁通密度的變動幅度約為200G， 本實施方式的角度傳感器31的磁通密度的變動幅度約為380G。這樣，在本實施方式的角度 傳感器31中，與比較例的角度傳感器51相比，磁通密度的變動幅度變?yōu)榇蠹s2倍，檢測靈 敏度倍增。如上所述，根據(jù)本實施方式的角度傳感器31，通過利用形成有第1缺口部41及第 2缺口部42的環(huán)狀磁軛來構(gòu)成磁路，與磁鐵32的旋轉(zhuǎn)位置無關(guān)地，作用于GMR器件34的磁 場強度為一定，因此能夠使磁鐵的旋轉(zhuǎn)角度與作用于磁阻效應(yīng)器件的磁場的方向相一致， 能夠提高角度檢測精度。并且，在環(huán)狀磁軛33中，由于使得第1缺口部41側(cè)的磁路與第 2缺口部42側(cè)的磁路的磁阻相同，因此能夠消除環(huán)狀磁軛33中的磁通密度的偏差。因此， 能夠抑制作用于磁阻效應(yīng)器件的磁通的減少從而提高檢測靈敏度，并且能夠防止磁通的泄 漏。另外，在上述其他實施方式中，雖然將缺口部55的間隙寬度的寬度尺寸設(shè)為環(huán)狀 磁軛33的中心直徑的1/11，但若在環(huán)狀磁軛33的中心直徑的1/8 1/12的范圍內(nèi)，則也 能夠構(gòu)成角度檢測精度良好的角度傳感器31。并且，雖然在上述其他實施方式中，設(shè)定為在環(huán)狀磁軛33中形成第1缺口部41及 第2缺口部42的結(jié)構(gòu)，但不限定于此結(jié)構(gòu)。只要是使磁通沿環(huán)狀磁軛33的一方向流過的 磁路的磁阻與磁通沿相反方向流過的磁路的磁阻大致相同的結(jié)構(gòu)即可，例如，可以設(shè)定為 在環(huán)狀磁軛33中形成3個以上的缺口部的結(jié)構(gòu)。另外，雖然在上述其他實施方式中，設(shè)定為在環(huán)狀磁軛33的對置位置上以相同的 間隙寬度形成第1缺口部41及第2缺口部42的結(jié)構(gòu)，但不限定于此結(jié)構(gòu)。只要是第1缺 口部41側(cè)的磁路的磁阻與第2缺口部42側(cè)的磁路的磁阻大致相同的結(jié)構(gòu)即可，例如，第2 缺口部42的間隙寬度可以形成為比第1缺口部41的間隙寬度更大。另外，所謂的磁通沿一方向流過的磁路的磁阻與磁通沿相反方向流過的磁路的磁 阻大致相同，不需要完全相同，也可以是，各磁路的磁阻接近到能夠抑制作用于GMR器件的 磁通的減少并且能夠防止來自環(huán)狀磁軛33的磁通的泄漏的程度。并且，在上述實施方式中，雖然使用GMR器件4、34作為磁阻效應(yīng)器件進行了說明， 但是不限定于此結(jié)構(gòu)，例如，也可以使用MR器件等。并且，在上述各實施方式中，雖然將磁鐵2、32及環(huán)狀磁軛3、33設(shè)計為圓環(huán)狀，但 不限于此結(jié)構(gòu)，只要是與磁鐵2、32的旋轉(zhuǎn)角度無關(guān)地使作用于GMR器件4、34的磁場強度 為一定的結(jié)構(gòu)，則也可以設(shè)為多角形的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。并且，環(huán)狀磁軛3、33若是不切斷磁路，與 磁鐵2、32的旋轉(zhuǎn)角度無關(guān)地使作用于GMR器件4、34的磁場強度為一定的結(jié)構(gòu)，則也可以 切斷環(huán)狀磁軛3、33的一部分。并且，本次公開的實施方式，只是用于示例而并不限于本實施方式。本發(fā)明的范圍 不只是上述實施方式的說明，還意圖包含通過權(quán)利要求書所示，與權(quán)利要求書相同的含義 及在范圍內(nèi)的所有變化。產(chǎn)業(yè)上的可利用性如上所述，本發(fā)明具有能夠使用磁阻效應(yīng)器件來提高角度檢測精度的效果，特別 是對需要較高的角度檢測精度的角度傳感器有效。
權(quán)利要求
1.一種角度傳感器，特征在于， 具有磁鐵，安裝于能夠旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體上，并能夠與所述旋轉(zhuǎn)體一起旋轉(zhuǎn)； 環(huán)狀磁軛，以包圍所述磁鐵的圍繞旋轉(zhuǎn)軸的外周面的方式沿環(huán)狀延伸，并在延伸方向 的一部分上形成有缺口部；和磁阻效應(yīng)器件，配置于所述缺口部中，檢測所述缺口部內(nèi)所產(chǎn)生的磁場的方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角度傳感器，其特征在于， 所述磁鐵的圍繞旋轉(zhuǎn)軸的外周面為圓形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角度傳感器，其特征在于，所述缺口部的間隙寬度形成為使得作用于所述磁阻效應(yīng)器件的磁場的正交成分的振 幅比為1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角度傳感器，其特征在于， 所述環(huán)狀磁軛形成為圓環(huán)狀，所述缺口部的間隙寬度為所述環(huán)狀磁軛的中心直徑的1/8 1/12。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的角度傳感器，其特征在于，所述缺口部的間隙寬度為所述環(huán)狀磁軛的中心直徑的1/10。
6.一種角度傳感器，其特征在于，具有磁鐵，安裝于能夠旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體上，并能夠與所述旋轉(zhuǎn)體一起旋轉(zhuǎn)； 環(huán)狀磁軛，以包圍所述磁鐵的圍繞旋轉(zhuǎn)軸的外周面的方式沿環(huán)狀延伸，并在延伸方向 上形成有多個缺口部；和磁阻效應(yīng)器件，配置于所述多個缺口部中的某一缺口部中，檢測配置有該磁阻效應(yīng)器 件的缺口部內(nèi)產(chǎn)生的磁場的方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的角度傳感器，其特征在于， 所述磁鐵的圍繞旋轉(zhuǎn)軸的外周面為圓形。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的角度傳感器，其特征在于，所述多個缺口部形成在所述環(huán)狀磁軛上，以使得磁通沿一方向流過所述環(huán)狀磁軛的磁 路的磁阻與磁通沿與所述一方向相反的方向流過所述環(huán)狀磁軛的磁路的磁阻大致相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的角度傳感器，其特征在于， 所述多個缺口部為兩個，兩個缺口部在所述環(huán)狀磁軛中形成于隔著所述磁鐵的旋轉(zhuǎn)中心大致對置的位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的角度傳感器，其特征在于，所述兩個缺口部的間隙寬度形成為使得作用于所述磁阻效應(yīng)器件的磁場的正交成分 的振幅比為1。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的角度傳感器，其特征在于， 所述環(huán)狀磁軛形成為圓環(huán)狀，所述兩個缺口部的間隙寬度為所述環(huán)狀磁軛的中心直徑的1/8 1/12。
全文摘要
提供一種角度傳感器，能夠使用磁阻效應(yīng)器件提高角度檢測精度。具備磁鐵(2)，安裝于能夠旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體上，并能夠與旋轉(zhuǎn)體一起旋轉(zhuǎn)；環(huán)狀磁軛(3)，以包圍磁鐵(2)的圍繞旋轉(zhuǎn)軸的外周面的方式沿環(huán)狀延伸，并在延伸方向的一部分上形成有缺口部(11)；和磁阻效應(yīng)器件(4)，配置于缺口部(11)中，檢測缺口部(11)內(nèi)所產(chǎn)生的磁場的方向，構(gòu)成為使得磁鐵(2)的旋轉(zhuǎn)角度和作用于GMR器件(4)的磁場的方向一致。
文檔編號G01D5/18GK102144142SQ20098013442
公開日2011年8月3日 申請日期2009年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月3日
發(fā)明者德永一郎 申請人:阿爾卑斯電氣株式會社