在磁检测装置中，将电阻值根据外部磁场而变化的磁阻元件即第一元件(3)和第二元件(4)串联连接来构成电桥电路，电桥电路的一端连接至电源(5)，另一端接地，第一元件(3)和第二元件(4)的连接点(6)连接至放大单元(9)，1个以上的切换单元(1)与电桥电路串联连接，放大单元(9)的输电端子(11)连接至故障检测单元(12)。
【技术实现步骤摘要】
磁检测装置本专利技术申请是国际申请号为PCT/JP2014/051322，国际申请日为2014年1月23日，进入中国国家阶段的申请号为201480072671.7，名称为“磁检测装置”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种使用磁阻元件、并利用磁场变化来检测被检测对象的旋转的磁检测装置。
技术介绍
存在有如下检测方法：在作为电磁转换元件的磁阻元件的两端形成电极、从而构成惠斯通电桥电路，该惠斯通电桥电路上相对的两个电极间连接有额定电压的电源，将磁阻元件的电阻值变化转换成电压变化，从而检测出作用在该磁阻元件上的磁场的变化(例如参照专利文献1)。此处，如图7所示，磁阻元件具有层叠体，该层叠体包括：磁化方向根据外部磁场变化的磁化自由层113；磁化方向相对于外部磁场固定的磁化固定层111；以及夹在磁化固定层111与磁化自由层113之间的非磁性中间层112。磁化自由层113的磁化根据外部磁场在层叠体的膜面内自由旋转。此处，以非磁性中间层112是绝缘体的穿隧磁阻(TunnelMagnetoResistance：以下称为TMR)元件为例在下面进行阐述。已知TMR元件的电性质由电导G的形式来表示。(参照非专利文献1的式(2)和V.结论栏)即，若将磁化固定层111的磁化方向与磁化自由层113的磁化方向的相对角度设为θ，则电导G如下所示。这里，磁化自由层113的磁化方向与外部磁场的方向、即磁场的旋转角θ一致。G＝G0+G1cosθ……(数学式1)若利用电阻值来表示该式，则对数学式1取倒数。R＝1/(G0+G1cosθ)……(数学式2)图8中图示了电导G相对于从外部向TMR元件施加的磁场方向如何变化。在图8中，横轴表示磁场的旋转角，纵轴表示电导G。其中，如图9所示，对利用TMR元件的现有技术进行说明，利用将8个TMR元件相连的TMR连结体116和TMR连结体117来构成半桥(下面称为电桥)，将该电桥配置在以N极、S极交替磁化的磁性体114的前方，将电桥的中点电位连接至放大器119。在图9中，若磁性体114向着纸面朝左方向移动，则所有TMR元件的固定层的磁化方向是箭头118的方向，如图8所示那样外部磁场的方向115如图示那样因位置而其方向发生变化，因此，TMR连结体116和TMR连结体117的电导G以余弦波形状来变动。其中，TMR连结体116和TMR连结体117的电导G具有180°的相位差异。此时，TMR连结体116和TMR连结体117的连接点即电桥的中点电位利用上述数学式2来计算出，成为下面的数学式3。(G0+G1cosθ)/2G0……(数学式3)中点电位的电压变动为余弦波形状，由放大器119反转放大后的输出端子120的输出波形成为121那样的余弦波形状。由此将磁场的变化转换为电压，从而检测出作为被检测体的磁性体的移动。在一般的感测装置中，提出了各种故障检测单元。例如，存在通过向电桥的中点电位施加恒定电流来检测出电位变化的装置。(例如，参照专利文献2。)此外，存在如下装置：在电桥的各点设置开关，通过开关的切换来监视电桥的电阻。(例如，参照专利文献3。)现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第3017061号专利文献2：日本专利特开2007－114132号公报专利文献3：日本专利特开2005－156193号公报非专利文献非专利文献1：“基于过渡金属的结中穿隧磁阻的角度依赖性(AngularDependenceofthetunnelmagnetoresistanceintransition-metal-basedjunctions)”：物理评论B(PhysicalReviewB)Vol.64，064427(2001年)
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题如上所述，TMR元件中非磁性中间层112由氧化膜构成。氧化膜仅具有能产生隧道效应的程度的厚度(数nm)，因此，有可能因电气性因素或异物引起的物理性因素而破坏氧化膜。氧化膜破坏是指TMR元件成为低电阻(乃至短路)的情况。在图10中图示了所连结的16个TMR元件的1个连结122发生故障的情形。该情况下，故障意味着低电阻(乃至短路)。设连结了TMR元件而成的116、117施加有同一方向的磁场。在该情况下，输出波形123与正常的输出波形124相比，偏置于高电位侧。因此，能根据与所希望的电位的偏移来检测出故障。然而，如图11所示，连结的16个TMR元件中2个连结125发生故障的情况下，输出波形126和希望的电位127重叠，无法通过观测输出波形来检测出故障。同样，相对于电桥的中点的高电位侧和低电位侧的连结发生故障的数量相同的情况下，存在无法检测出TMR元件的故障的问题。此外，在专利文献2的方法中，存在无法利用TMR元件的故障连结数来检测出故障的情形。作为参考，在图12中示出无法检测的情形的结构。在图12中，例如设TMR元件1个连结的电阻为2KΩ、正常时的电压测定值为1.8V，则夹着中点电位的高电位侧的6个连结发生故障(短路)且低电位侧的2个连结发生故障(短路)的情况下，电压测定值也为1.8V，存在无法检测出故障的情形。在专利文献3的情况下，能检测出电桥的所有电阻值故障，但需要与电桥各边对应的切换器，例如存在多个惠斯通电桥的情况下，电路会变得复杂，制造和控制变得不易。本专利技术为了解决上述问题而完成，其目的在于提供一种磁检测装置，其能以简单结构来可靠地检测出磁阻元件的低电阻(直至短路)或高电阻(直至断路)的故障。用于解决问题的技术方案本专利技术所涉及的磁检测装置中，将电阻值根据外部磁场而变化的磁阻元件即第一元件和第二元件串联连接来构成电桥电路，所述电桥电路的一端连接至电源，所述电桥电路的另一端接地，所述第一元件与所述第二元件的连接点连接至放大单元，1个以上的切换单元与所述电桥电路串联连接，所述放大单元的输出的一端连接至故障检测单元。专利技术效果根据本专利技术的磁检测装置，需要少量的切换器或不需要切换器从而得到能以较简单的结构可靠地判定磁阻元件的故障的磁检测装置。关于本专利技术的上述及其他目的、特征、效果，可以从以下实施方式中的详细说明及附图的记载来进一步明确。附图说明图1是本专利技术的实施方式1所涉及的磁检测装置的电路结构图。图2是本专利技术的实施方式2所涉及的磁检测装置的电路结构图。图3是本专利技术的实施方式3所涉及的磁检测装置的电路结构图。图4是本专利技术的实施方式4所涉及的磁检测装置的电路结构图。图5是本专利技术的实施方式5所涉及的磁检测装置的电路结构图。图6是说明本专利技术的实施方式5所涉及的磁检测装置的动作的波形图。图7是表示现有的磁阻元件的构造的立体图。图8是说明现有的磁阻元件的动作特性的波形图。图9是表示现有的磁检测装置的结构及动作的示意图。图10是表示现有的磁检测装置发生故障时的动作的示意图。图11是表示现有的磁检测装置发生故障时的动作的示意图。图12是表示现有的磁检测装置发生故障时的动作的示意图。具体实施方式下面，参照附图，对本专利技术的磁检测装置的实施方式进行说明。此外，在各图中，相同标号表示相同或相当的部分。实施方式1.图1是表示本专利技术的实施方式1所涉及的磁检测装置的电路结构图。在图1中，2是TMR元件的1个连结，以8个连结为一组的TMR连结体3和4来构成电桥。TMR连结体3侧的一端经由切换器1与电源5相连本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种磁检测装置，其特征在于，将电阻值根据外部磁场而变化的磁阻元件即第一元件和第二元件串联连接来构成电桥电路，所述电桥电路的一端连接至电源，所述电桥电路的另一端接地，所述第一元件与所述第二元件的连接点连接至放大单元，在所述电源与所述电桥电路的中间连接有电流检测单元，所述电流检测单元的输出的一端连接至故障检测单元。
【技术特征摘要】
1.一种磁检测装置，其特征在于，将电阻值根据外部磁场而变化的磁阻元件即第一元件和第二元件串联连接来构成电桥电路，所述电桥电路的一端连接至电源，所述电桥电路的另一端接地，所述第一元件与所述第二元件的连接点连接至放大单元，在所述电源与所述电桥电路的中间连接有电流检测单元，所述电流检测单元的输出的一端连接至故障检测单元。2.如权利要求1所述的磁检测装置，其特征在于，所述磁阻元件包括：磁化方向相对于外部磁场而固定的磁化固定层；磁化方向根据外部磁场进行旋转的磁化自由层；以及夹在所述磁化固定层与所述磁化自由层之间的非磁性中间层。3.一种磁检测装置，其特征在于，磁阻元件包括：磁化方向相对于外部磁场而固定的磁化固定...
【专利技术属性】
技术研发人员：馆沼义范，市川淳一，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。