磁场检测装置和旋转检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及磁场检测装置和旋转检测装置。磁场检测装置具有第一磁传感器和与第一磁传感器相对设置的偏置磁铁。偏置磁铁具有与第一磁传感器相对并对第一磁传感器施加偏磁场的磁极面。第一磁传感器检测与磁极面平行的第一方向上的磁场。偏置磁铁的磁极面具有排列于第一方向的多个槽。

Magnetic field detecting device and rotating detecting device

The invention relates to a magnetic field detecting device and a rotating detecting device. The magnetic field detecting device has a first magnetic sensor and a bias magnet disposed opposite to the first magnetic sensor. The bias magnet has a magnetic pole facing the first magnetic sensor and applying a bias magnetic field to the first magnetic sensor. The first magnetic sensor and magnetic pole parallel to the first direction of the magnetic field. The magnetic pole mask of the bias magnet has a plurality of slots arranged in the first direction.

【技术实现步骤摘要】
磁场检测装置和旋转检测装置
本专利技术涉及一种磁场检测装置和具备其的旋转检测装置。本专利技术特别涉及一种磁场检测装置的偏置磁铁的结构。
技术介绍
一直以来，作为汽车等的领域中使用的旋转设备的旋转检测装置的例子，已知有由磁场检测装置和齿轮组成的机构。磁场检测装置具备磁传感器。磁传感器通常具有利用磁阻效应的磁阻效应元件。由磁性材料构成并且与旋转设备连接的齿轮设置于磁传感器的正面。对磁阻效应元件施加偏磁场的偏置磁铁(biasmagnet)设置于磁传感器的背面侧。偏置磁铁的二个磁极面中的一个(N极面)与磁传感器相对。将偏磁场吸引至旋转的齿轮的齿来周期性地改变偏磁场的方向。换句话说，通过齿轮旋转，从而与磁极面平行的偏磁场的成分周期性地变化。磁传感器通过检测该磁场成分的变化来检测齿轮的旋转。通常，偏磁场在磁极面的中心朝向与偏置磁铁的磁极面大致垂直的方向，但是，偏磁场随着远离中心而相对于与磁极面垂直的面朝向外侧。换句话说，磁力线从磁极面向外扩展。与磁极面平行的偏磁场的成分在远离磁极面的中心的位置增加。在附近没有磁性体，例如齿轮的时候，优选偏磁场或磁力线朝向尽可能接近与偏置磁铁的磁极面垂直的方向。换句话说，优选偏磁场在较大的区域具有较小的与磁极面平行的方向上的成分。JP11-183498A和JP8-320327A公开了一种具有二个磁传感器的磁场检测装置。凹部设置于磁极面的一部分以使在二个磁传感器的前面侧偏磁场朝向与偏置磁铁的磁极面垂直的方向。美国专利No.8080993公开了一种磁场检测装置，其具有设置于偏置磁铁和磁传感器之间的磁场导向元件。导向元件具有V形凹部。偏磁场在凹部的两侧斜面向内，然后向外。因此，偏磁场在磁场从向内变为向外的位置朝向与偏置磁铁的磁极面垂直的方向。
技术实现思路
根据这些专利文献所记载的技术，与磁极面平行的偏磁场的成分仅在有限的区域变小。因此，为了在这样有限的区域设置磁传感器，要求有高精度的装配工艺，从而导致磁场检测装置的成本提高。本专利技术的目的在于提供一种磁场检测装置，其在较宽的区域减小了与磁极面平行的偏磁场的成分。根据本专利技术的一个实施方式，磁场检测装置具有第一磁传感器和与第一磁传感器相对设置的偏置磁铁。偏置磁铁具有磁极面，该磁极面与第一磁传感器相对并对第一磁传感器施加偏磁场。第一磁传感器检测与磁极面平行的第一方向上的磁场。偏置磁铁的磁极面具有排列于第一方向的多个槽。设置于偏置磁铁的磁极面上的槽限制偏磁场的第一方向上的成分的相对于第一方向的倾斜度(图5B～11B所示的Bx的倾斜度dBx/dx)或使其反转。通过设置多个槽，从而可以减小槽之间的偏磁场的第一方向上的成分。因此，根据本专利技术，可以提供一种在较宽的区域减小了偏磁场的与磁极面平行的成分的磁场检测装置。附图说明图1是表示本专利技术的一个实施方式所涉及的旋转检测装置的概念图。图2是表示磁传感器的磁阻效应元件的构造的概念图。图3A～3D是表示旋转检测装置的工作原理的概念图。图4A～5B是表示现有的偏置磁铁的构造和x方向上的磁通密度的图。图6是表示磁传感器与偏置磁铁一体化后的结构的概念图。图7A～11B是表示各实施方式所涉及的偏置磁铁的构造和x方向上的磁通密度的图。图12是表示其它实施方式所涉及的偏置磁铁的构造的图。图13是表示其它实施方式所涉及的偏置磁铁的构造的图。具体实施方式以下，参照附图，对本专利技术的磁场检测装置和具备该磁场检测装置的旋转检测装置的各实施方式进行说明。虽然没有在这里说明，但是本专利技术的磁场检测装置也可以适用于检测直线运动的装置，例如线性编码器中。在以下的说明中，将与偏置磁铁的磁极面平行并且排列有3个磁传感器的方向称为第一方向或x方向。将与偏置磁铁的磁极面平行并且与x方向垂直的方向称为第二方向或y方向。将与偏置磁铁的磁极面垂直的方向称为第三方向或z方向。图1表示本专利技术的一个实施方式所涉及的旋转检测装置1的概念图。旋转检测装置1具有磁场检测装置2和由磁性材料例如金属构成的可旋转的齿轮3。齿轮3可以围绕旋转轴3a以顺时针方向R1和逆时针方向R2旋转。齿轮3可以是旋转设备(没有图示)的一部分或者可以与旋转设备连接。齿轮3的旋转轴3a在与第二方向(y方向)平行的方向上延伸。齿轮3在其外周具有一排齿3b并且齿3b以一定的间隔突出。磁场检测装置2具有3个磁传感器4a、4b和4c、以及偏置磁铁5(以下，可以将第一～第三磁传感器4a、4b和4c中的任一个称为磁传感器4)。磁传感器4a、4b和4c位于齿轮3和偏置磁铁5之间。偏置磁铁5具有磁极面6a即N极和磁极面6b即S极。一个磁极面、即磁极面6a(N极)与3个磁传感器4a、4b和4c相对，并且对3个磁传感器4a、4b和4c施加偏磁场。3个磁传感器4a、4b和4c由第一磁传感器4a、第二磁传感器4b和第三磁传感器4c构成。第一～第三磁传感器4a、4b和4c在第一方向(x方向)上排列，第一磁传感器4a位于第二磁传感器4b和第三磁传感器4c之间。第一磁传感器4a在磁极面6a的x方向的中央部(center)与偏置磁铁5的磁极面6a相对。磁极面6a的中央部与磁极面6a的x方向上的中点同义。第一～第三磁传感器4a、4b和4c具有相同的构造。第一～第三磁传感器4a、4b和4c各自具有利用磁阻效应的磁阻效应元件21，例如隧道磁阻(TMR)元件。图2是表示作为磁阻效应元件21的一个例子的TMR元件的概念图。磁阻效应元件21具有磁化固定层22，其磁化方向相对于外部磁场被固定；磁化自由层24，其磁化方向相对于外部磁场在x-y面内旋转；和位于磁化固定层22和磁化自由层24之间的隧道势垒层23。感应电流25在z方向上流过层22～24。磁化固定层22在x方向被磁化。在偏磁场的x方向上的成分发生变化的时候，磁化自由层24的x方向上的磁化强度变化，从而对于感应电流25的电阻根据磁化自由层24的x方向上的磁化强度的变化而变化。基于电阻值的变化(电压的变化)，第一～第三磁传感器4a、4b和4c可以检测磁场(磁通密度)的x方向上的成分Bx。图3A～3D表示旋转检测装置1的工作原理。如图3A所示，认为齿轮3以逆时针方向R2旋转并且齿轮3的齿3b相对于偏置磁铁5向右移动。在齿轮3的齿3b位于偏置磁铁5的左侧的时候，由偏置磁铁5放出的偏磁场B被齿轮3的齿3b向左侧吸引。如果Bx的符号在图中向右侧方向为正，则在偏磁场5和齿轮3的齿3b之间的Bx为负。在齿轮3旋转至齿轮3的齿3b处于偏置磁铁5的x方向的中央部的前面的位置的时候，Bx变为0。在齿轮3的齿3b旋转至偏置磁铁5的右侧的时候，Bx变为正。因此，在齿轮3的一个齿3b通过偏置磁铁5的前面的时候，如图3B所示，Bx进行一个正弦周期的变化。由于磁传感器4的磁阻效应元件21的输出(以下称为元件输出)与Bx成比例，因此，如图3C所示，元件输出为与图3B相似的波形。磁传感器4具有例如对元件输出进行二值化处理的比较器(没有图示)，如图3D所示，磁传感器4输出分别对应于元件输出的正值或负值的经二值化处理的电压。因此，电压的变化能够检测齿轮3的一个齿3b通过磁传感器4的前面。图4A～5B表示现有的偏置磁铁的构造和磁通密度Bx。图4A所示的偏置磁铁105a具有x方向为6mm、y方向为4.4mm并且z方向为5.5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁场检测装置，其中，具有：第一磁传感器；和与所述第一磁传感器相对设置的偏置磁铁，所述偏置磁铁具有与所述第一磁传感器相对并对所述第一磁传感器施加偏磁场的磁极面，所述第一磁传感器检测与所述磁极面平行的第一方向上的磁场，所述偏置磁铁的所述磁极面具有排列于所述第一方向的多个槽。

【技术特征摘要】
2015.09.02 JP 2015-1727231.一种磁场检测装置，其中，具有：第一磁传感器；和与所述第一磁传感器相对设置的偏置磁铁，所述偏置磁铁具有与所述第一磁传感器相对并对所述第一磁传感器施加偏磁场的磁极面，所述第一磁传感器检测与所述磁极面平行的第一方向上的磁场，所述偏置磁铁的所述磁极面具有排列于所述第一方向的多个槽。2.根据权利要求1所述的磁场检测装置，其中，所述多个槽包含位于所述磁极面的所述第一方向的中央部的两侧的两个第一槽。3.根据权利要求2所述的磁场检测装置，其中，所述两个第一槽处于关于所述磁极面的所述中央部对称的位置。4.根据权利要求2所述的磁场检测装置，其中，在从所述两个第一槽的底部观察时，位于所述两个第一槽之间的凸部在所述磁极面的后面终止。5.根据权利要求2所述的磁场检测装置，其中，所述多个槽包含在所述第一方向上分别位于所述第一槽的外侧的两个第二槽。6.根据权利要求5所述的磁场检测装置，其中，所述第二槽具有小于...

【专利技术属性】
技术研发人员：永沼宙，广田洋平，上田国博，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP