特開2020-197492IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

磁気センサを用いた位置検出装置

要約特許出願時に添付された[要約書]

【課題】磁気センサが、所定の平面内で方向が変化する磁界を検出するのに適したMR素子を含み、検出対象磁界が、所定の平面外の方向を含む可変範囲内で方向が変化するものであっても、検出精度の低下を抑制できるようにする。
【解決手段】位置検出装置は、検出対象磁界を発生する磁石と、磁気センサ3を備えている。磁気センサ3は、検出対象磁界を検出して、磁石の位置に対応する検出値を生成する。検出対象磁界は、第1の平面内の基準位置において、第1の平面内で変化する第1の方向を有している。磁気センサ3は、MR素子R1,R2,R3,R4を含んでいる。各MR素子は、それに対応する第2の平面内において変化可能な方向の第1の磁化を有する第1の磁性層を含んでいる。第1の平面と第2の平面は、90°以外の二面角αをなして交差している。検出値は、第1の磁化の方向に依存する。
【選択図】図3

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

特許文献1に記載された磁気センサでは、軟磁性体に起因して発生する不要な磁界や軟磁性体の磁気ヒステリシス特性によって、検知精度が低下する場合があるという問題点がある。 次に、特許文献2ないし4に記載された装置における問題点について説明する。以下、特許文献3,4においてZ方向成分を検出するためのセンサを、Z方向センサと言う。また、特許文献2において磁気抵抗素子に印加される磁界と、特許文献3,4においてZ方向センサに印加される磁界を、印加磁界と言う。また、印加磁界の成分であって特許文献2における磁気抵抗素子が感度を有する成分と、印加磁界の成分であって特許文献3,4におけるZ方向センサが感度を有する成分を、感度成分と言う。 印加磁界の強度には、装置の構成要素の配置のばらつき等によって、ばらつきが生じ得る。特許文献2ないし4に記載された装置では、印加磁界の強度のばらつきに対する検出精度の低下の程度が大きいという問題点がある。以下、これについて詳しく説明する。 まず、感度成分の強度が小さくなるほど、印加磁界の強度のばらつきに対する検出精度の低下の程度が大きくなる。特許文献2に記載された装置では、印加磁界の方向は、傾斜面に垂直な磁界のふれ面内で変化する。そのため、この装置では、印加磁界の方向は、傾斜面に垂直な方向すなわち磁気抵抗素子が感度を有さない方向になり得る。従って、この装置では、感度成分の強度が0になり得る。 また、特許文献3,4に記載された装置では、印加磁界の方向は、傾斜面に垂直な方向すなわちZ方向センサが感度を有さない方向になり得る。従って、この装置では、感度成分の強度が0になり得る。 特許文献2ないし4に記載された装置では、特に、印加磁界の方向が、感度成分の強度が0または0に近い値になるような方向のときに、印加磁界の強度のばらつきに対する検出精度の低下の程度が大きくなる。 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、検出対象磁界を検出して検出値を生成する磁気センサを備えた位置検出装置であって、磁気センサが、所定の平面内で方向が変化する磁界を検出するのに適した磁気抵抗効果素子を含み、検出対象磁界が、所定の平面外の方向を含む可変範囲内で方向が変化するものであっても、検出精度の低下を抑制しながら検出値を生成できるようにした位置検出装置を提供することにある。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明の第1の観点の位置検出装置は、検出対象磁界を発生する磁界発生器と、磁気センサとを備えている。磁気センサは、検出対象磁界を検出して、磁気センサに対する磁界発生器の相対的な位置に対応する検出値を生成する。検出対象磁界は、第1の平面内の基準位置において第1の方向を有している。磁界発生器と磁気センサは、磁気センサに対する磁界発生器の相対的な位置が変化すると、第1の方向が第1の平面内において所定・・・ 続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る
【発明の効果】
本発明の第1の観点の位置検出装置では、第1の平面と第2の平面が90°以外の二面角をなして交差することにより、検出対象磁界が存在する限り、可変範囲内における第1の方向に関わらず、面内成分の強度が0になることはない。そのため、第1の観点の位置検出装置によれば、磁気センサが、所定の平面内で方向が変化する磁界を検出するのに適した磁気抵抗効果素子を含み、検出対象磁界が、所定の平面外の方向を含む可変範囲内で方向が変化するものであっても、検出精度の低下を抑制しながら検出値を生成することができるという効果を奏する。 本発明の第2の観点の位置検出装置では、可動範囲が垂直面内に存在し、磁石が垂直面に平行な方向の磁化を有し、垂直面と基準平面が90°以外の二面角をなして交差することにより、検出対象磁界が存在する限り、検出対象磁界の、基準平面に平行な成分の強度が0になることはない。そのため、第2の観点の位置検出装置によれば、磁気センサが、所定の平面内で方向が変化する磁界を検出するのに適した磁気抵抗効果素子を含み、検出対象磁界が、所定の平面外の方向を含む可変範囲内で方向が変化するものであっても、検出精度の低下を抑制しながら検出値を生成することができるという効果を奏する。

この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る位置検出装置の斜視図である。

【図2】本発明の第1の実施の形態に係る位置検出装置の断面図である。

【図3】本発明の第1の実施の形態における磁気センサの構成の一例を示す斜視図である。

【図4】本発明の第1の実施の形態における磁気センサの回路構成の一例を示す回路図である。

【図5】本発明の第1の実施の形態における磁気抵抗効果素子の一部を示す斜視図である。

【図6】本発明の第1の実施の形態における磁石の位置と検出対象磁界との関係を説明するための説明図である。

【図7】本発明の第1の実施の形態における磁石の位置と検出対象磁界との関係を説明するための説明図である。

【図8】本発明の第1の実施の形態における第1の平面と第2の平面を説明するための説明図である。

【図9】本発明の第1の実施の形態における第1の平面と第2の平面を説明するための説明図である。

【図10】本発明の第1の実施の形態における第1の方向と第1の角度を説明するための説明図である。

【図11】本発明の第1の実施の形態における第2の方向と第2の角度を説明するための説明図である。

【図12】本発明の第1の実施の形態における第2の方向と第2の角度を説明するための説明図である。

【図13】シミュレーションの結果を示す特性図である。

【図14】シミュレーションの結果を示す特性図である。

【図15】本発明の第2の実施の形態に係る位置検出装置の斜視図である。

【図16】本発明の第2の実施の形態に係る位置検出装置の断面図である。

【図17】本発明の第3の実施の形態に係る位置検出装置の斜視図である。

【図18】本発明の第3の実施の形態に係る位置検出装置の断面図である。

【図19】本発明の第4の実施の形態に係る位置検出装置の斜視図である。

【図20】本発明の第4の実施の形態に係る位置検出装置の断面図である。

【図21】本発明の第5の実施の形態に係る位置検出装置を含むハプティクスデバイスの概略の構成を示す斜視図である。

【図22】図21に示したハプティクスデバイスの概略の構成を示す断面図である。

選択図 図3出願人が指定した本件の代表的な図

1…位置検出装置、2…磁界発生器(磁石)、3…磁気センサ。

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