[发明专利]磁性传感器

说明书

技术领域

本发明涉及检测外部磁场的方向相对于基准方向所成的角度的磁性传感器(magnetic sensor)。

背景技术

近年来，在汽车的驾驶的旋转位置检测等各种用途中，为了检测对象物的旋转位置而广泛利用了磁性传感器。此外，在检测对象物的线性位移的线性编码器中也利用了磁性传感器。在这种使用磁性传感器的系统中，一般设有产生方向与对象物的旋转、线性运动连动地旋转的外部磁场的单元(例如磁铁)。磁性传感器检测外部磁场的方向相对于基准方向所成的角度。由此，检测对象物的旋转位置、线性位移。

作为磁性传感器，如美国专利第6943544号说明书、美国专利第6633462号说明书以及美国专利申请公开第2009/0206827A1号说明书所述，公知有具有两个电桥电路(惠斯登电桥电路(Wheatstone bridge circuit))的磁性传感器。在该磁性传感器中，两个电桥电路分别包含四个磁阻效应元件(以下也记做MR元件)，检测外部磁场的一个方向的成分(分量(component))的强度，并输出表示该强度的信号。两个电桥电路的输出信号的相位之间的相位差为各电桥电路的输出信号的1/4周期。外部磁场的方向相对于基准方向所成的角度基于两个电桥电路的输出信号而算出。

在使用MR元件的磁性传感器中，在外部磁场的方向旋转的情况下，与MR元件的电阻值对应的输出信号的波形理想的是成为正弦曲线(包含正弦(Sine)波形和余弦(Cosine)波形)。但是，如美国专利第6633462号说明书所述，公知有时MR元件的输出信号波形会从正弦曲线失真。有时当MR元件的输出信号波形失真时，就会导致在磁性传感器的检测角度中产生误差。MR元件的输出信号波形失真的原因大体分为MR元件引起的、以及外部磁场引起的。

这里，以MR元件为GMR(巨磁阻效应)元件或者TMR(隧道磁阻效应)元件的情况为例，对于因MR元件导致MR元件的输出信号波形失真情况的例子进行说明。GMR元件、TMR元件具有磁化方向被固定的磁化固定层、磁化方向与外部磁场方向对应地变化的自由层、以及在磁化固定层与自由层之间配置的非磁性层。作为因MR元件导致MR元件的输出信号波形失真情况的例子，可举出磁化固定层的磁化方向因外部磁场等的影响而变动的情况。这会在外部磁场强度较大的情况中容易发生。作为因MR元件导致MR元件的输出信号波形失真的情况的另一例子，可举出自由层的磁化方向因自由层的形状各向异性、矫顽磁力等的影响而与外界磁场方向不一致的情况。这会在外部磁场强度较小的情况中容易发生。

另一方面，作为因外部磁场导致MR元件的输出信号波形从正弦曲线失真的情况的例子，可举出外部磁场方向、外部磁场的一个方向的成分的强度不按照正弦函数变化的情况。这会在检测从一组以上的N极与S极交替排列成环状的旋转体的外周部产生的外部磁场的方向的情况、检测从多组的N极与S极交替排列成直线状且在N极与S极并排的方向移动的移动体的外周部产生的外部磁场的方向的情况中容易发生。

在美国专利第6633462号说明书中记载了如下的磁阻传感器：对拥有主参照磁化轴的主检测元件，电连接分别具有相对于主参照磁化轴倾斜的参照磁化轴的两个校正检测元件，校正检测角度。但是，在该传感器中，需要根据主检测元件和校正检测元件的电阻、尺寸、材料、外部磁场的强度等设计条件的不同，使校正检测元件的设计最佳化，存在传感器的设计不容易的问题。

另外，到此为止，说明了在使用MR元件的磁性传感器中，有时会在磁性传感器的检测角度中产生误差的问题点。但是，该问题点普遍适合于检测外部磁场的方向相对于基准方向所成的角度的所有磁性传感器。

发明内容

本发明目的在于提供一种磁性传感器，其是检测外部磁场的方向相对于基准方向所成的角度的磁性传感器，其能够降低检测角度的误差。

本发明第一或第二磁性传感器对方向会旋转的外部磁场在基准位置上的方向相对于基准方向所成的角度进行检测。第一或第二磁性传感器具备：第一检测部，用于检测第一位置上的外部磁场的方向相对于第一方向所成的第一角度；以及第二检测部，用于检测第二位置上的外部磁场的方向相对于第二方向所成的第二角度。

第一检测部具有：分别检测外部磁场的一个方向的成分的强度并输出表示该强度的信号的第一和第二检测电路、以及基于第一和第二检测电路的输出信号算出作为第一角度的检测值的第一检测角度的第一运算电路，第一检测电路的输出信号的相位与第二检测电路的输出信号的相位之间的相位差为第一和第二检测电路的输出信号的1/4周期的奇数倍。