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公開番号2024146193
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-15
出願番号2023058949
出願日2023-03-31
発明の名称磁気センサおよび磁気センサシステム
出願人TDK株式会社
代理人インフォート弁理士法人,弁理士法人イトーシン国際特許事務所
主分類G01R 33/09 20060101AFI20241004BHJP(測定;試験)
要約【課題】検出値の誤差を低減できるようにした磁気センサおよび磁気センサシステムを実現する。
【解決手段】磁気センサ1は、傾斜面21aの上に配置されると共に第1の検出信号S1を生成するように構成された第1のMR素子11と、傾斜面21aの上に配置されると共に第2の検出信号S2を生成するように構成された第2のMR素子21と、第1の検出信号S1と第2の検出信号S2をそれぞれ第1の補正信号S1cと第2の補正信号S2に変換するように構成された変換器31とを備えている。変換器31は、第1の検出信号S1と第2の検出信号S2の少なくとも一方の振幅の大きさを変えて、第1の補正信号S1cの振幅に対する第2の補正信号S2cの振幅の比率を、第1の検出信号S1の振幅に対する第2の検出信号S2の振幅の比率とは異ならせるように構成されている。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
基準平面に対して傾斜した少なくとも１つの傾斜面を有する支持部材と、
前記少なくとも１つの傾斜面の上に配置されると共に対象磁界を検出して第１の検出信号を生成するように構成された第１の磁気検出素子と、
前記少なくとも１つの傾斜面の上に配置されると共に前記対象磁界を検出して前記第１の検出信号とは位相が異なる第２の検出信号を生成するように構成された第２の磁気検出素子と、
前記第１の検出信号と前記第２の検出信号をそれぞれ第１の補正信号と第２の補正信号に変換する変換器であって、前記第１の検出信号と前記第２の検出信号の少なくとも一方の振幅の大きさを変えて、前記第１の補正信号の振幅に対する前記第２の補正信号の振幅の比率を、前記第１の検出信号の振幅に対する前記第２の検出信号の振幅の比率とは異ならせるように構成された変換器とを備えたことを特徴とする磁気センサ。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記変換器は、前記第１の補正信号の振幅に対する前記第２の補正信号の振幅の比率が１を含まないように構成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記第１の検出信号は、前記第２の検出信号に対して位相が進んだ信号であり、
前記変換器は、前記第１の補正信号の振幅に対する前記第２の補正信号の振幅の比率が１以下の範囲を含まないように構成されていることを特徴とする請求項２記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記少なくとも１つの傾斜面が前記基準平面に対してなす角度は、１０°以上４５°以下の範囲内であることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記第１の磁気検出素子と前記第２の磁気検出素子の各々の平面形状は、円形であることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項６】
更に、電源端と、
グランド端と、
第１の出力端と、
第２の出力端と、
前記電源端と前記第１の出力端との間に設けられた第１の抵抗部と、
前記電源端と前記第２の出力端との間に設けられた第２の抵抗部と、
前記グランド端と前記第１の出力端との間に設けられた第３の抵抗部と、
前記グランド端と前記第２の出力端との間に設けられた第４の抵抗部とを備え、
前記第１の抵抗部と前記第３の抵抗部の一方は、前記第１の磁気検出素子を含み、
前記第１の抵抗部と前記第３の抵抗部の他方は、前記少なくとも１つの傾斜面の上に配置されると共に前記対象磁界を検出して前記第１の磁気検出素子と協働して前記第１の検出信号を生成するように構成された第３の磁気検出素子を含み、
前記第２の抵抗部と前記第４の抵抗部の一方は、前記第２の磁気検出素子を含み、
前記第２の抵抗部と前記第４の抵抗部の他方は、前記少なくとも１つの傾斜面の上に配置されると共に前記対象磁界を検出して前記第２の磁気検出素子と協働して前記第２の検出信号を生成するように構成された第４の磁気検出素子を含むことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項７】
前記第１の磁気検出素子と前記第２の磁気検出素子の各々は、磁気抵抗効果素子であり、
前記磁気抵抗効果素子は、方向が固定された第１の磁化を有する磁化固定層と、前記対象磁界に応じて方向が変化可能な第２の磁化を有する自由層と、前記磁化固定層と前記自由層の間に配置されたギャップ層とを含み、
前記第１の磁気検出素子の前記磁化固定層の前記第１の磁化の方向と前記第２の磁気検出素子の前記磁化固定層の前記第１の磁化の方向は、互いに交差する方向であり、
前記第１の磁気検出素子の前記磁化固定層の前記第１の磁化の方向と前記第２の磁気検出素子の前記磁化固定層の前記第１の磁化の方向の一方は、前記基準平面と交差する方向であることを特徴とすることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項８】
更に、前記第１の補正信号と前記第２の補正信号を用いて、検出対象の角度と対応関係を有する検出値を生成するように構成されたプロセッサを備えたことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項９】
前記プロセッサは、前記変換器を含むことを特徴とする請求項８記載の磁気センサ。
【請求項１０】
前記変換器は、前記第１の磁気検出素子または前記第２の磁気検出素子に電気的に接続された抵抗器を含むことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾斜面の上に配置された磁気検出素子を含む磁気センサおよび磁気センサシステムに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、自動車におけるステアリングホイールまたはパワーステアリングモータの回転位置の検出等の種々の用途で、検出対象の角度と対応関係を有する角度検出値を生成する角度センサ装置が広く利用されている。角度センサ装置としては、例えば、磁気センサを用いた磁気式の角度センサ装置がある。磁気式の角度センサ装置では、一般的に、対象物の回転や直線的な運動に連動して方向が回転する磁界を発生する磁界発生器が設けられる。磁気センサは、磁界発生器が発生する磁界のうち、方向および強度の少なくとも一方が所定の平面内において変化する磁界（以下、対象磁界とも言う。）を検出するように構成されている。
【０００３】
ここで、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸によって定義される直交座標系を想定すると共に、一定の強度でＸ軸周りに回転する対象磁界を想定する。対象磁界の方向は、ＹＺ平面に平行な面の上に形成された磁気抵抗効果素子等の磁気検出素子によって検出することができる。しかし、場合によっては、ＹＺ平面と９０°以外の二面角をなして交差する非ＹＺ平面に平行な面の上に形成された磁気検出素子によって、対象磁界の方向を検出したい場合がある。非ＹＺ平面に平行な面の上に形成された磁気検出素子は、方向と強度が非ＹＺ平面内において変化する磁界成分を検出することが可能である。磁界成分の方向と強度は、対象磁界の方向に応じて変化する。磁界成分の方向が所定の方向に対してなす角度は、対象磁界の方向が所定の方向に対してなす角度と対応関係を有している。
【０００４】
磁界成分の方向は、互いに位相が９０°異なる第１および第２の検出信号を生成する検出信号生成部を有する磁気センサを用いて検出することが可能である。磁界成分の方向が所定の方向に対してなす角度は、第１および第２の検出信号を用いた角度演算によって求めることができる。
【０００５】
前述のように、磁界成分の強度は、対象磁界の方向に応じて変化する。そのため、対象磁界の方向が所定の周期で変化するときの第１および第２の検出信号の各々の波形は、理想的な正弦曲線から歪む。第１および第２の検出信号の各々の波形が歪むと、角度演算によって求めた値に誤差が生じる。
【０００６】
特許文献１には、半径方向および回転方向の２つの出力電圧値の少なくとも一方に修正係数を乗算し、修正した２つの出力電圧値から回転角度を算出する回転角度検出装置が開示されている。特許文献２には、検出信号に対して行われる変換演算であって、オフセット補正演算、振幅補正演算および位相補正演算を含む変換演算に、誤差を低減するための補正項を含む演算を含ませることにより、角度センサにおける誤差を低減する技術が開示されている。
【０００７】
特許文献３には、方向が所定の平面内において変化する検出対象の磁界を、所定の平面と９０°以外の二面角をなして交差する傾斜面の上に配置された磁気抵抗効果素子によって検出する磁気センサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
国際公開第２００９／０９９０５４号
特開２０１７－２１５２２２号公報
特開２０２０－１９７４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１および２では、方向が所定の平面内において変化する検出対象の磁界を、所定の平面に平行な面の上に形成された磁気抵抗効果素子によって検出することを前提としている。特許文献１および２では、特許文献３のように、検出対象の磁界を傾斜面の上に配置された磁気抵抗効果素子によって検出することは想定されていない。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、傾斜面の上に配置された磁気検出素子を含む磁気センサによって生成される複数の検出信号を用いて生成される検出値の誤差を低減できるようにした磁気センサおよび磁気センサシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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