磁体和位移检测装置
阅读：180发布：2020-05-08
专利汇可以提供磁体和位移检测装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 的位移检测装置具备：磁体，具有被磁 化成 S极的第一磁极区域和被磁化成N极的第二磁极区域，并且在自身的周围形成 磁场 ；以及磁场检测单元，以可以沿着第一方向相对该磁体移动的方式设置，并且通过检测磁场的变化来检测磁体在第一方向上的位移。磁体包含迁移部分，在迁移部分，第二方向上的第二磁极区域的磁容量对第一磁极区域的磁容量的比沿着第一方向逐渐变化，第二方向与第一方向 正交 。，下面是磁体和位移检测装置专利的具体信息内容。
1.一种位移检测装置，其中，具备：
磁体，具有被磁化成S极的第一磁极区域和被磁化成N极的第二磁极区域，并且在自身的周围形成磁场；以及
磁场检测单元，以可以沿着第一方向相对所述磁体移动的方式设置，并且通过检测所述磁场的变化来检测所述磁体在所述第一方向上的位移，
所述磁体包含迁移部分，在所述迁移部分，第二方向上的所述第二磁极区域的磁容量对所述第一磁极区域的磁容量的比沿着所述第一方向逐渐变化，所述第二方向与所述第一方向正交，
所述磁场检测单元具有包含磁化的磁阻效应元件，所述磁化在包含与所述第一方向和所述第二方向的双方正交的第三方向的磁敏感面内、以可以旋转的方式构成，所述磁敏感面对所述第一磁极区域和所述第二磁极区域的境界的接线方向在90°±
60°的范围内倾斜。
2.一种位移检测装置，其中，具备：
磁体，具有被磁化成S极的第一磁极区域和被磁化成N极的第二磁极区域，并且在自身的周围形成磁场；以及
磁场检测单元，以可以沿着第一方向相对所述磁体移动的方式设置，并且通过检测所述磁场的变化来检测所述磁体在所述第一方向上的位移，
所述磁体包含迁移部分，在所述迁移部分，第二方向上的所述第二磁极区域的磁容量对所述第一磁极区域的磁容量的比沿着所述第一方向逐渐变化，所述第二方向与所述第一方向正交，并且所述磁体是以所述第一方向为环绕方向的环状部件，并且设置为：可以以在与所述第一方向和所述第二方向的双方正交的第三方向上延伸的第一轴为中心向所述第一方向旋转，
所述环状部件具有：外周缘和内周缘、以及所述第一磁极区域与所述第二磁极区域抵接的第一境界线和第二境界线，
在所述第一境界线和所述外周缘交叉的第一点、与所述第二境界线和所述外周缘交叉的第二点之间存在所述第一轴，
在所述第一境界线和所述内周缘交叉的第三点、与所述第二境界线和所述内周缘交叉的第四点之间存在所述第一轴，
所述第一境界线在与所述第一轴正交的面内仅由从所述第一点到所述第三点为止相对于所述第二方向既不平行也不反向平行的部分构成，
所述第二境界线在与所述第一轴正交的面内仅由从所述第二点到所述第四点为止相对于所述第二方向既不平行也不反向平行的部分构成。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的位移检测装置，其中，
所述磁体在与所述第一方向和所述第二方向的双方正交的第三方向上具有实质上均匀的厚度，
在所述迁移部分，在平行于与所述第三方向正交的面的截面和表面的至少一方，所述第二磁极区域的沿着所述第二方向的线段的长度对所述第一磁极区域的沿着所述第二方向的线段的长度的比沿着所述第一方向逐渐变化。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的位移检测装置，其中，所述第一磁极区域与所述第二磁极区域的境界以对所述第一方向和所述第二方向的双方倾斜的方式延伸。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的位移检测装置，其中，所述迁移部分构成为：所述第二方向上的所述第二磁极区域的磁容量对所述第一磁极区域的磁容量的比沿着所述第一方向单调增加或单调减少。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的位移检测装置，其中，所述磁体的与所述第一方向正交的截面形成为：在所述第一方向上维持实质上同一的形状和面积。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的位移检测装置，其中，所述磁场检测单元设置在与所述第一方向和所述第二方向的双方正交的第三方向上的与所述磁体重复的位置。
8.根据权利要求1或权利要求2所述的位移检测装置，其中，
所述磁场检测单元具有第一传感器、第二传感器和运算电路，
所述第一传感器检测所述磁场的变化中的一个方向的分量的变化，并且将检测出的所述一个方向的分量的变化作为第一信号输出，
所述第二传感器检测所述一个方向的分量的变化，并且将检测出的所述一个方向的分量的变化作为第二信号输出，
所述运算电路根据所述第一信号和所述第二信号算出所述磁体在所述第一方向上的位移。
9.根据权利要求8所述的位移检测装置，其中，所述第一传感器与所述第二传感器配置在沿着所述第一方向的互相不同的位置。
10.根据权利要求8所述的位移检测装置，其中，所述第一传感器和所述第二传感器是包含磁性隧道结(MTJ：Magnetic Tunnel Junction)膜的MTJ元件或包含巨大磁阻效应(GMR：Giant Magneto Resistive effect)膜的GMR元件。
11.根据权利要求2所述的位移检测装置，其中，所述磁场检测单元检测所述磁场中的与所述第一轴正交的正交分量的变化、和所述磁场中的沿着所述第一轴的平行分量的变化的双方。
12.根据权利要求11所述的位移检测装置，其中，所述磁场检测单元检测作为所述正交分量的、沿着所述第一方向的第一方向分量的变化。
13.根据权利要求11所述的位移检测装置，其中，所述磁场检测单元检测作为所述正交分量的、沿着所述第二方向的第二方向分量的变化。
14.一种位移检测装置，其中，具备：
磁体，具有被磁化成S极的第一磁极区域和被磁化成N极的第二磁极区域，并且在自身的周围形成磁场；以及
磁场检测单元，以可以沿着第一方向相对所述磁体移动的方式设置，并且通过检测所述磁场的变化来检测所述磁体在所述第一方向上的位移，
所述磁体包含迁移部分，在所述迁移部分，第二方向上的所述第二磁极区域的磁容量对所述第一磁极区域的磁容量的比沿着所述第一方向逐渐变化，所述第二方向与所述第一方向正交，并且所述磁体是以所述第一方向为环绕方向的环状部件或圆盘状部件，并且设置为：可以以在与所述第一方向和所述第二方向的双方正交的第三方向上延伸的第一轴为中心向所述第一方向旋转，
所述位移检测装置满足下列条件式(1),
R(θ)＝(θ/180)×(φ0-φi)/2+(φi/2)……(1)
其中，
R(θ)：第一磁极区域与第二磁极区域的境界上的任意点与第一轴的距离θ：在将境界的内周端与第一轴的连接线作为基准线时，境界上的任意点与第一轴的连接线对该基准线形成的圆心角
φi：作为直径的磁体的内径
φ0：作为直径的磁体的外径。
15.一种位移检测装置，其中，具备：
磁体，具有被磁化成S极的第一磁极区域和被磁化成N极的第二磁极区域，并且在自身的周围形成磁场；以及
磁场检测单元，以可以沿着第一方向相对所述磁体移动的方式设置，并且通过检测所述磁场的变化来检测所述磁体在所述第一方向上的位移，
所述磁体包含迁移部分，在所述迁移部分，第二方向上的所述第二磁极区域的磁容量对所述第一磁极区域的磁容量的比沿着所述第一方向逐渐变化，所述第二方向与所述第一方向正交，并且所述磁体是以所述第一方向为环绕方向的环状部件或圆盘状部件，并且设置为：可以以在与所述第一方向和所述第二方向的双方正交的第三方向上延伸的第一轴为中心向所述第一方向旋转，
所述位移检测装置满足下列条件式(2),
R(θ)＝-α·cos(2θ)-(θ/180)×(φ0-φi)/2+(φ0/2)……(2)
其中，
R(θ)：第一磁极区域与第二磁极区域的境界上的任意点与第一轴的距离θ：在将境界的内周端与第一轴的连接线作为基准线时，境界上的任意点与第一轴的连接线对该基准线形成的圆心角
α:定数
φi：作为直径的磁体的内径
φ0：作为直径的磁体的外径。
16.根据权利要求1、2、14、15中的任一项所述的位移检测装置，其中，在所述磁体中，沿着所述第一方向交替地设置有多个所述第一磁极区域与多个所述第二磁极区域。
17.根据权利要求1所述的位移检测装置，其中，所述磁体是沿着所述第一方向直线延伸的棒状或板状部件。
18.根据权利要求17所述的位移检测装置，其中，
在所述磁体中，沿着所述第一方向交替地配置有多个所述第一磁极区域与多个所述第二磁极区域，并且具有所述第一磁极区域与所述第二磁极区域抵接的多条境界线，所述多条境界线在与所述第一方向和所述第二方向的双方交叉的方向上延伸。
19.根据权利要求17或权利要求18所述的位移检测装置，其中，所述磁场检测单元检测所述磁场中的与所述第一方向和所述第二方向的双方正交的正交分量的变化、和所述磁场中的包含所述第一方向和所述第二方向的面内的面内分量的变化。
20.一种磁体，其中，
具有在第一方向上延伸、且被磁化成S极的第一磁极区域和被磁化成N极的第二磁极区域，
包含迁移部分，在所述迁移部分，第二方向上的所述第二磁极区域的磁容量对所述第一磁极区域的磁容量的比沿着所述第一方向逐渐变化，所述第二方向与所述第一方向正交，并且所述磁体是以所述第一方向为环绕方向的环状部件，并且设置为：可以以在与所述第一方向和所述第二方向的双方正交的第三方向上延伸的第一轴为中心向所述第一方向旋转，
所述环状部件具有：外周缘和内周缘、以及所述第一磁极区域与所述第二磁极区域抵接的第一境界线和第二境界线，
在所述第一境界线和所述外周缘交叉的第一点、与所述第二境界线和所述外周缘交叉的第二点之间存在所述第一轴，
在所述第一境界线和所述内周缘交叉的第三点、与所述第二境界线和所述内周缘交叉的第四点之间存在所述第一轴，
所述第一境界线在与所述第一轴正交的面内仅由从所述第一点到所述第三点为止相对于所述第二方向既不平行也不反向平行的部分构成，
所述第二境界线在与所述第一轴正交的面内仅由从所述第二点到所述第四点为止相对于所述第二方向既不平行也不反向平行的部分构成。
21.根据权利要求20所述的磁体，其中，所述第一磁极区域与所述第二磁极区域的境界以对所述第一方向和所述第二方向的双方倾斜的方式延伸。
22.根据权利要求20或权利要求21所述的磁体，其中，沿着所述第一方向交替地设置有多个所述第一磁极区域与多个所述第二磁极区域。
磁体和位移检测装置
技术领域
背景技术
[0003] 现有技术文献
[0005] 专利文献1：日本特开2001-304805号公报
[0006] 专利文献2：日本特开2011-145168号公报
发明内容
[0007] 然而，在以往的旋转角检测装置(位移检测装置)中，存在可检测的角度范围被限定、有的检测出的角度与实际的旋转角度之间的误差大等问题。
[0008] 因此，期望提供一种不缩小可检测的角度范围而可以进行更高精度的角度检测的位移检测装置、和适合该位移检测装置的磁体。
[0009] 本发明的一种实施方式的磁体具有在第一方向上延伸、且被磁化成S极的第一磁极区域和被磁化成N极的第二磁极区域，并且在自身的周围形成磁场。并且该磁体包含迁移部分，在迁移部分，第二方向上的第二磁极区域的磁容量对第一磁极区域的磁容量的比沿着第一方向逐渐变化，第二方向与第一方向正交。另外，本发明的一种实施方式的位移检测装置具备作为上述本发明的一种实施方式的磁体、和磁场检测单元。该磁场检测单元以可以沿着第一方向相对该磁体移动的方式设置，并且通过检测磁场的变化来检测磁体在第一方向上的位移。附图说明
[0010] 图1A是表示本发明的第一实施方式的位移检测装置的整体结构的正面图。
[0011] 图1B是表示图1A所示的位移检测装置的整体结构的顶视图。
[0012] 图1C是表示图1A所示的位移检测装置的整体结构的立体图。
[0013] 图2A是图1A所示的磁体的境界的规定式的说明图。
[0014] 图2B是表示从图1A所示的磁体的第一磁极区域与第二磁极区域的境界至磁体的旋转轴的距离的图表。
[0015] 图3A是表示图1A所示的磁场检测单元的结构的立体图。
[0016] 图3B是表示图1A所示的磁场检测单元的主要部分的结构的放大分解立体图。
[0017] 图3C是表示图1A所示的磁场检测单元的电路图。
[0018] 图4A是表示图1A所示的位移检测装置的、磁体对磁场检测单元的旋转角与磁通密度的关系的特性图(实验例1-1)。
[0019] 图4B是表示图1A所示的位移检测装置的、从由磁场检测单元检测出的磁通密度的值求得的旋转角与磁体的实际的旋转角的误差的特性图(实验例1-1)。
[0020] 图5是表示作为实验例1-2的磁体的顶视图。
[0021] 图6是表示作为实验例1-3的磁体的顶视图。
[0022] 图7是表示作为实验例1-4的磁体的顶视图。
[0023] 图8A是表示具备图5所示的磁体的位移检测装置的、磁体对磁场检测单元的旋转角与磁通密度的关系的特性图(实验例1-2)。
[0024] 图8B是表示具备图6所示的磁体的位移检测装置的、磁体对磁场检测单元的旋转角与磁通密度的关系的特性图(实验例1-3)。
[0025] 图8C是表示具备图7所示的磁体的位移检测装置的、磁体对磁场检测单元的旋转角与磁通密度的关系的特性图(实验例1-4)。
[0026] 图9A是表示具备图5所示的磁体的位移检测装置的旋转角的误差的特性图(实验例1-2)。
[0027] 图9B是表示具备图6所示的磁体的位移检测装置的旋转角的误差的特性图(实验例1-3)。
[0028] 图9C是表示具备图7所示的磁体的位移检测装置的旋转角的误差的特性图(实验例1-4)。
[0029] 图10A是表示作为实验例2-1的磁体的顶视图。
[0030] 图10B是表示作为实验例2-2的磁体的顶视图。
[0031] 图10C是表示作为实验例2-3的磁体的顶视图。
[0032] 图10D是表示作为实验例2-4的磁体的顶视图。
[0033] 图11A是表示具备图10A所示的磁体的位移检测装置的、磁体对磁场检测单元的旋转角与磁通密度的关系的特性图(实验例2-1)。
[0034] 图11B是表示具备图10B所示的磁体的位移检测装置的、磁体对磁场检测单元的旋转角与磁通密度的关系的特性图(实验例2-2)。
[0035] 图11C是表示具备图10C所示的磁体的位移检测装置的、磁体对磁场检测单元的旋转角与磁通密度的关系的特性图(实验例2-3)。
[0036] 图11D是表示具备图10D所示的磁体的位移检测装置的、磁体对磁场检测单元的旋转角与磁通密度的关系的特性图(实验例2-4)。
[0037] 图12A是表示具备图10A所示的磁体的位移检测装置的旋转角的误差的特性图(实验例2-1)。
[0038] 图12B是表示具备图10B所示的磁体的位移检测装置的旋转角的误差的特性图(实验例2-2)。
[0039] 图12C是表示具备图10C所示的磁体的位移检测装置的旋转角的误差的特性图(实验例2-3)。
[0040] 图12D是表示具备图10D所示的磁体的位移检测装置的旋转角的误差的特性图(实验例2-4)。
[0041] 图13A是表示实验例2-1～2-4的角度θ与误差AE的最大值的关系的特性图。
[0042] 图13B是表示实验例2-1～2-4的角度θ与磁通密度的大小Babs的关系的特性图。
[0043] 图14A是表示作为实验例3-1的磁体的顶视图。
[0044] 图14B是表示作为实验例3-2的磁体的顶视图。
[0045] 图14C是表示作为实验例3-3的磁体的顶视图。
[0046] 图14D是表示作为实验例3-4的磁体的顶视图。
[0047] 图15A是表示具备图14A所示的磁体的位移检测装置的、磁体对磁场检测单元的旋转角与磁通密度的关系的特性图(实验例3-1)。
[0048] 图15B是表示具备图14B所示的磁体的位移检测装置的、磁体对磁场检测单元的旋转角与磁通密度的关系的特性图(实验例3-2)。
[0049] 图15C是表示具备图14C所示的磁体的位移检测装置的、磁体对磁场检测单元的旋转角与磁通密度的关系的特性图(实验例3-3)。
[0050] 图15D是表示具备图14D所示的磁体的位移检测装置的、磁体对磁场检测单元的旋转角与磁通密度的关系的特性图(实验例3-4)。
[0051] 图16A是表示具备图14A所示的磁体的位移检测装置的旋转角的误差的特性图(实验例3-1)。
[0052] 图16B是表示具备图14B所示的磁体的位移检测装置的旋转角的误差的特性图(实验例3-2)。
[0053] 图16C是表示具备图14C所示的磁体的位移检测装置的旋转角的误差的特性图(实验例3-3)。
[0054] 图16D是表示具备图14D所示的磁体的位移检测装置的旋转角的误差的特性图(实验例3-4)。
[0055] 图17A是表示实验例3-1～3-4的角度θ与误差AE的最大值的关系的特性图。
[0056] 图17B是表示实验例3-1～3-4的角度θ与磁通密度的大小Babs的关系的特性图。
[0057] 图18是表示作为第一变形例的磁体的境界的形状的说明图。
[0058] 图19A是表示具有图1B所示的形状的境界的磁体的、磁体对磁场检测单元的旋转角与磁通密度的关系的特性图(实验例4-1)。
[0059] 图19B是表示具有图1B所示的形状的境界的磁体的位移检测装置的旋转角的误差的特性图(实验例4-1)。
[0060] 图20A是表示具有图18所示的形状的境界的磁体的、磁体对磁场检测单元的旋转角与磁通密度的关系的特性图(实验例4-2)。
[0061] 图20B是表示具有图18所示的形状的境界的磁体的位移检测装置的旋转角的误差的特性图(实验例4-2)。
[0062] 图21A是表示本发明的第二实施方式的位移检测装置的整体结构的正面图。
[0063] 图21B是表示图21A所示的位移检测装置的整体结构的顶视图。
[0064] 图22是表示图21A所示的位移检测装置的、磁体对磁场检测单元的旋转角与磁通密度的关系的特性图(实验例5)。
[0065] 图23A是表示图21A所示的位移检测装置的、从由磁场检测单元检测出的磁通密度的值求得的旋转角与磁体的实际的旋转角的误差的特性图(实验例5-1)。
[0066] 图23B是表示图21A所示的位移检测装置的、从由磁场检测单元检测出的磁通密度的值求得的旋转角与磁体的实际的旋转角的误差的特性图(实验例5-2)。
[0067] 图23C是表示图21A所示的位移检测装置的、从由磁场检测单元检测出的磁通密度的值求得的旋转角与磁体的实际的旋转角的误差的特性图(实验例5-3)。
[0068] 图24是表示图21A所示的位移检测装置的、磁场检测单元的磁敏感面和磁体的境界之间的夹角与检测误差的关系的特性图。
[0069] 图25A是表示图21A所示的位移检测装置的、根据图24的结果调整了境界的情况下的、磁体对磁场检测单元的旋转角与磁通密度的关系的特性图(实验例6)。
[0070] 图25B是表示图25A的位移检测装置的、从由磁场检测单元检测出的磁通密度的值求得的旋转角与磁体的实际的旋转角的误差的特性图(实验例6)。
[0071] 图26A是表示具备图21A所示的磁体的位移检测装置的、磁体对磁场检测单元的旋转角与磁通密度的关系的特性图(实验例7-1)。
[0072] 图26B是表示具备图21A所示的磁体的位移检测装置的、磁体对磁场检测单元的旋转角与磁通密度的关系的特性图(实验例7-2)。
[0073] 图26C是表示具备图21A所示的磁体的位移检测装置的、磁体对磁场检测单元的旋转角与磁通密度的关系的特性图(实验例7-3)。
[0074] 图26D是表示具备图21A所示的磁体的位移检测装置的、磁体对磁场检测单元的旋转角与磁通密度的关系的特性图(实验例7-4)。
[0075] 图27A是表示具备图21A所示的磁体的位移检测装置的旋转角的误差的特性图(实验例7-1)。
[0076] 图27B是表示具备图21A所示的磁体的位移检测装置的旋转角的误差的特性图(实验例7-2)。
[0077] 图27C是表示具备图21A所示的磁体的位移检测装置的旋转角的误差的特性图(实验例7-3)。
[0078] 图27D是表示具备图21A所示的磁体的位移检测装置的旋转角的误差的特性图(实验例7-4)。
[0079] 图28A是表示实验例7-1～7-4的角度θ与误差AE的最大值的关系的特性图。
[0080] 图28B是表示实验例7-1～7-4的角度θ与磁通密度的大小Babs的关系的特性图。
[0081] 图29A是表示具备图21A所示的磁体的位移检测装置的、磁体对磁场检测单元的旋转角与磁通密度的关系的特性图(实验例8-1)。
[0082] 图29B是表示具备图21A所示的磁体的位移检测装置的、磁体对磁场检测单元的旋转角与磁通密度的关系的特性图(实验例8-2)。
[0083] 图29C是表示具备图21A所示的磁体的位移检测装置的、磁体对磁场检测单元的旋转角与磁通密度的关系的特性图(实验例8-3)。
[0084] 图29D是表示具备图21A所示的磁体的位移检测装置的、磁体对磁场检测单元的旋转角与磁通密度的关系的特性图(实验例8-4)。
[0085] 图30A是表示具备图21A所示的磁体的位移检测装置的旋转角的误差的特性图(实验例8-1)。
[0086] 图30B是表示具备图21A所示的磁体的位移检测装置的旋转角的误差的特性图(实验例8-2)。
[0087] 图30C是表示具备图21A所示的磁体的位移检测装置的旋转角的误差的特性图(实验例8-3)。
[0088] 图30D是表示具备图21A所示的磁体的位移检测装置的旋转角的误差的特性图(实验例8-4)。
[0089] 图31A是表示实验例8-1～8-4的角度θ与误差AE的最大值的关系的特性图。
[0090] 图31B是表示实验例8-1～8-4的角度θ与磁通密度的大小Babs的关系的特性图。
[0091] 图32A是表示本发明的第三实施方式的位移检测装置的整体结构的顶视图。
[0092] 图32B是表示图32A所示的位移检测装置的整体结构的正面图。
[0093] 图33是表示图32A所示的位移检测装置的、磁体对磁场检测单元的位移量与磁通密度的关系的特性图(实验例9)。
[0094] 图34A是表示图32A所示的位移检测装置的、从由磁场检测单元检测出的磁通密度的值求得的位移量与磁体的实际的位移量的误差的特性图(实验例9-1)。
[0095] 图34B是表示图32A所示的位移检测装置的、从由磁场检测单元检测出的磁通密度的值求得的位移量与磁体的实际的位移量的误差的特性图(实验例9-2)。
[0096] 图35是表示作为比较例1的磁体的结构的概略图。
[0097] 图36A是表示具备图35所示的磁体的位移检测装置的、磁体对磁场检测单元的旋转角与磁通密度的关系的特性图(比较例1)。
[0098] 图36B是表示具备图35所示的磁体的位移检测装置的、从由磁场检测单元检测出的磁通密度的值求得的旋转角与磁体的实际的旋转角的误差的特性图(比较例1)。
[0099] 图37是表示作为比较例2的磁体的结构的概略图。
[0100] 图38A是表示具备图37所示的磁体的位移检测装置的、磁体对磁场检测单元的旋转角与磁通密度的关系的特性图(比较例2)。
[0101] 图38B是表示具备图37所示的磁体的位移检测装置的、从由磁场检测单元检测出的磁通密度的值求得的旋转角与磁体的实际的旋转角的误差的特性图(比较例2)。
[0102] 图39是表示作为比较例3的磁体的结构的概略图。
[0103] 图40A是表示具备图39所示的磁体的位移检测装置的、磁体对磁场检测单元的旋转角与磁通密度的关系的特性图(比较例3)。
[0104] 图40B是表示具备图39所示的磁体的位移检测装置的、从由磁场检测单元检测出的磁通密度的值求得的旋转角与磁体的实际的旋转角的误差的特性图(比较例3)。
[0105] 图41是表示本发明的其他变形例的位移检测装置的整体结构的正面图。
[0106] 图42是表示本发明的多极磁体的结构例子的平面图。
[0107] 符号的说明
[0108] 11,12,13,14 位移检测装置
[0109] 1 轴
[0110] 2,2A,2B,2C,7 磁体
[0111] 2K 开口
[0113] 31 磁化固定层
[0114] 32 中层间
[0115] 33 磁化自由层
[0116] 4 磁场检测元件
[0117] 40 桥接电路
[0118] 41 磁阻效应(MR)元件
[0119] 42 差分检测器
[0120] 6 运算电路
具体实施方式
[0121] 以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。再有，说明按以下的顺序进行。
[0122] 1.第一实施方式
[0123] 检测与环状磁体的旋转面平行的面内的磁场分量的位移检测装置。
[0124] 2.第二实施方式
[0125] 检测环状磁体的旋转方向上的磁场分量、和与环状磁体的旋转面垂直的磁场分量的位移检测装置。
[0126] 3.第三实施方式
[0127] 检测长方体磁体的移动方向上的磁场分量、和与长方体磁体的移动方向垂直的磁场分量的位移检测装置。
[0128] 4.其他变形例
[0129] <1.第一实施方式>
[0130] (1-1)境界为线性的例子
[0131] [位移检测装置11的结构]
[0132] 最初，参照图1A～图1C、图2A,图2B、图3A～图3C，对本发明的第一实施方式的位移检测装置11的结构进行说明。图1A～图1C是分别表示位移检测装置11的整体结构例子的正面图、顶视图和立体图。图2A是表示位移检测装置11的磁体2(后面详述)的结构的顶视图，图2B是表示磁体2的境界21、22的形状的特性图。并且，图3A是表示后面出现的传感器单元3的整体结构例子的立体图，图3B是表示传感器单元3的后面出现的磁阻效应(MR)元件41、51的结构的分解立体图，图3C是传感器单元3的电路图。
[0133] 位移检测装置11是进行作为例如呈棒状、圆盘状的被测定物的旋转体的旋转角度的检测的旋转角检测装置。位移检测装置11例如具备轴1、磁体2和传感器单元3。再有，在本实施方式中，将沿着轴1(或磁体2)的旋转轴1J(后面出现)的方向记载为旋转轴方向z(或z方向)，将轴1(或磁体2)的旋转方向记载为旋转方向Θ(或Θ方向)，将与轴1(或磁体2)的旋转轴1J和旋转方向Θ的双方正交的方向记载为径向r(或r方向)。
[0134] 轴1是直接或间接地安装在作为被测定物的旋转体上、且设置为可以与该旋转体一起以旋转轴1J为中心旋转的柱状或筒状的部件。
[0135] 磁体2对应于本发明的“磁体”的一个具体例子，设置为相对于外部的系统与轴1一起以旋转轴1J为中心旋转。磁体2是在该旋转轴1J的附近设置有开口2K、且包含以旋转方向Θ为环绕方向的外周缘和内周缘的环状部件。磁体2是例如在z方向上具有实质上均匀的尺寸(厚度)的强磁性体。轴1以贯穿开口2K的方式配置，并且以轴1的外面与开口2K的内面抵接的方式固定。
[0136] 磁体2具有：被磁化成S极的S极区域2S和被磁化成N极的N极区域2N。S极区域2S与N极区域2N由2个境界21、22隔开。这里在磁体2中，在与磁体2的旋转方向Θ正交的径向r上，设置有S极区域2S与N极区域2N混在一起的迁移部分。迁移部分是指：径向r上的N极区域2N的磁容量(以下称为磁容量Vn)对S极区域2S的磁容量(以下称为磁容量Vs)的比沿着旋转方向Θ逐渐变化的部分。在本实施方式中，表示了磁容量Vn与磁容量Vs的双方变化的例子。也就是说，在迁移部分中，存在包含对径向r和旋转方向Θ都倾斜的部分的境界21、22。但是，在图1A～1C所示的例子中，除了由通过境界21的内周端21S、境界22的外周端22E和旋转轴1J的直线规定的始端位置(角度θ＝0°)和由通过境界21的外周端21E、境界22的内周端22S和旋转轴1J的直线规定的终端位置(角度θ＝180°)之外，其他全部为迁移部分(参照图1B)。
磁体2在本实施方式中具有实质上均匀的厚度，并且与磁体2的旋转方向Θ正交的z-r截面形成为在旋转方向Θ上维持实质上同一的形状和面积。因此，磁容量Vs与磁容量Vn的比可以由r方向上的S极区域的尺寸与N极区域的尺寸的比求得。在本实施方式中，磁体2的迁移部分例如随着朝着+Θ方向从始端位置(角度θ＝0°)至终端位置(角度θ＝180°)，S极区域2S的磁容量Vs逐渐减少，另一方面，N极区域2N的磁容量Vn逐渐增大。如上所述，在本实施方式中，因为磁体2具有实质上均匀的厚度，所以在磁体2的迁移部分，在平行于与z方向正交的面(Θ-r面)的截面和表面的至少一方，N极区域的沿着r方向的线段的长度对S极区域的沿着r方向的线段的长度的比沿着旋转方向Θ逐渐变化。也就是说，在磁体2的迁移部分，S极区域的与旋转方向Θ正交的截面(z-r截面)的面积、与N极区域的与旋转方向Θ正交的截面(z-r截面)的面积的比沿着旋转方向Θ逐渐变化。另外，磁体2可以构成为：在境界21的外周端21E与境界22的外周端22E之间存在旋转轴1J，并且在内周端21S与内周端22S之间存在旋转轴1J。在图1A～1C的例子中，外周端21E、外周端22E、内周端21S、内周端22S和旋转轴1J全部在同一条直线上。
磁体2在本实施方式中具有实质上均匀的厚度，并且与磁体2的旋转方向Θ正交的z-r截面形成为在旋转方向Θ上维持实质上同一的形状和面积。因此，磁容量Vs与磁容量Vn的比可以由r方向上的S极区域的尺寸与N极区域的尺寸的比求得。在本实施方式中，磁体2的迁移部分例如随着朝着+Θ方向从始端位置(角度θ＝0°)至终端位置(角度θ＝180°)，S极区域2S的磁容量Vs逐渐减少，另一方面，N极区域2N的磁容量Vn逐渐增大。如上所述，在本实施方式中，因为磁体2具有实质上均匀的厚度，所以在磁体2的迁移部分，在平行于与z方向正交的面(Θ-r面)的截面和表面的至少一方，N极区域的沿着r方向的线段的长度对S极区域的沿着r方向的线段的长度的比沿着旋转方向Θ逐渐变化。也就是说，在磁体2的迁移部分，S极区域的与旋转方向Θ正交的截面(z-r截面)的面积、与N极区域的与旋转方向Θ正交的截面(z-r截面)的面积的比沿着旋转方向Θ逐渐变化。另外，磁体2可以构成为：在境界21的外周端21E与境界22的外周端22E之间存在旋转轴1J，并且在内周端21S与内周端22S之间存在旋转轴1J。在图1A～1C的例子中，外周端21E、外周端22E、内周端21S、内周端22S和旋转轴1J全部在同一条直线上。
[0137] 再有，在S极区域2S和N极区域2N附加符号Y2S、Y2N，所记载的箭头分别表示磁体2形成的主要磁通量的方向。在这里，表示S极区域2S的磁通量Y2S朝向+z方向、N极区域2N的磁通量Y2N朝向-z方向的例子。
[0138] 如上所述，迁移部分构成为：径向r上的N极区域的磁容量Vn对S极区域的磁容量Vs的比沿着旋转方向Θ单调增加或单调减少。也就是说，境界21、22如图2A和图2B所示，以对应后述的境界线角度θ(以下仅称为角度θ。)的增减、与旋转轴1J的距离R(θ)例如单调增加(减少)的方式弯曲。更具体地说，境界21、22例如按照下列式(1)对角度θ呈线形变化。再有，图2A是表示用于说明式(1)的磁体2的结构的顶视图，图2B是表示角度θ与距离R(θ)的关系的特性图。
[0139] R(θ)＝(θ/180)×(φ0-φi)/2+(φi/2)……(1)
[0140] 在式(1)中，R(θ)是境界21、22上的任意点与磁体2的中心即旋转轴1J的距离；角度θ是在将境界21、22的内周端21S、22S与旋转轴1J的连接线作为基准线(θ＝0°)时，境界21、22上的任意点与旋转轴1J的连接线对该基准线形成的圆心角(°)；φi是磁体2的内径(直径)；φ0是磁体2的外径(直径)。
[0142] 传感器单元3检测由在Θ-r面旋转的磁体2形成的磁通密度的变化，从而检测磁体2在Θ方向上的位移。传感器单元3对应于本发明的“磁场检测单元”的一个具体例子，以相对于外部的系统静止的方式设置。因此，磁体2以沿着旋转方向Θ相对传感器单元3移动的方式构成。传感器单元3优选地，设置于在旋转轴方向z上与磁体2重复的位置。
[0143] 传感器单元3如图3A所示，例如在磁体2的旋转面(Θ-r面)扩展的基板30上设置有：2个磁场检测元件4、5和运算电路6。
[0144] 磁场检测元件4如图3C所示，包含：桥接有4个磁阻效应(MR：Magneto-Resistive effect)元件41(41A～41D)的桥接电路40、和差分检测器42。同样，磁场检测元件5包含：桥接有4个磁阻效应(MR：Magneto-Resistive effect)元件51(51A～51D)的桥接电路50、和差分检测器52。在桥接电路40中，MR元件41A和MR元件41B的一端彼此在连接点P1连接，MR元件41C和MR元件41D的一端彼此在连接点P2连接，MR元件41A的另一端与MR元件41D的另一端在连接点P3连接，MR元件41B的另一端与MR元件41C的另一端在连接点P4连接。在这里，连接点P3与电源Vcc连接，连接点P4接地。连接点P1、P2分别与差分检测器42的输入侧端子连接。在连接点P3与连接点P4之间被施加电压时，该差分检测器42检测连接点P1与连接点P2之间的电位差(MR元件41A、41D各自产生的电压下降差分)，并且将其作为差分信号S1向运算电路6输出。同样，在桥接电路50中，MR元件51A和MR元件51B的一端彼此在连接点P5连接，MR元件
51C和MR元件51D的一端彼此在连接点P6连接，MR元件51A的另一端与MR元件51D的另一端在连接点P7连接，MR元件51B的另一端与MR元件51C的另一端在连接点P8连接。在这里，连接点P7与电源Vcc连接，连接点P8接地。连接点P5、P6分别与差分检测器52的输入侧端子连接。在连接点P7与连接点P8之间被施加电压时，该差分检测器52检测连接点P5与连接点P6之间的电位差(MR元件51A、51D各自产生的电压下降差分)，并且将其作为差分信号S2向运算电路6输出。再有，在图3B中，附加有符号J31的箭头示意性地表示MR元件41A～41D、51A～51D各自的磁化固定层31(后面出现)的磁化方向。也就是说，表示：MR元件41A、41C的各个电阻值对应来自外部的信号磁场的变化在彼此相同的方向上变化(增加或减少)，MR元件41B、41D的各个电阻值全都对应信号磁场的变化在与MR元件41A、41C相反的方向上变化(减少或增加)。另外，MR元件51A、51C的各个电阻值的变化是：对应来自外部的信号磁场的变化，相对于MR元件41A～41D的各个电阻值的变化相位偏离90°。MR元件51B、51D的各个电阻值全都对应信号磁场的变化，在与MR元件51A、51C相反的方向上变化。因此例如存在下列关系：如果磁体2旋转，那么在某个角度范围内，MR元件41A、41C的电阻值增大，MR元件41B、41D的电阻值减少。这时，MR元件51A、51C的电阻值以比MR元件41A、41C的电阻值的变化例如相位仅慢
90°(或快)的方式变化，MR元件51B、51D的电阻值以比MR元件41B、41D的电阻值的变化相位仅慢90°(或快)的方式变化。
51C和MR元件51D的一端彼此在连接点P6连接，MR元件51A的另一端与MR元件51D的另一端在连接点P7连接，MR元件51B的另一端与MR元件51C的另一端在连接点P8连接。在这里，连接点P7与电源Vcc连接，连接点P8接地。连接点P5、P6分别与差分检测器52的输入侧端子连接。在连接点P7与连接点P8之间被施加电压时，该差分检测器52检测连接点P5与连接点P6之间的电位差(MR元件51A、51D各自产生的电压下降差分)，并且将其作为差分信号S2向运算电路6输出。再有，在图3B中，附加有符号J31的箭头示意性地表示MR元件41A～41D、51A～51D各自的磁化固定层31(后面出现)的磁化方向。也就是说，表示：MR元件41A、41C的各个电阻值对应来自外部的信号磁场的变化在彼此相同的方向上变化(增加或减少)，MR元件41B、41D的各个电阻值全都对应信号磁场的变化在与MR元件41A、41C相反的方向上变化(减少或增加)。另外，MR元件51A、51C的各个电阻值的变化是：对应来自外部的信号磁场的变化，相对于MR元件41A～41D的各个电阻值的变化相位偏离90°。MR元件51B、51D的各个电阻值全都对应信号磁场的变化，在与MR元件51A、51C相反的方向上变化。因此例如存在下列关系：如果磁体2旋转，那么在某个角度范围内，MR元件41A、41C的电阻值增大，MR元件41B、41D的电阻值减少。这时，MR元件51A、51C的电阻值以比MR元件41A、41C的电阻值的变化例如相位仅慢
90°(或快)的方式变化，MR元件51B、51D的电阻值以比MR元件41B、41D的电阻值的变化相位仅慢90°(或快)的方式变化。
[0145] 4个MR元件41如图3B所示，是层叠有包含磁性层的多个功能膜的自旋阀构造。具体地说，4个MR元件41是在z轴方向上依次层叠：具有固定在一定方向上的磁化J31的磁化固定层31、没有显出特定的磁化方向的中层间32、和具有对应信号磁场Hm的磁通密度而变化的磁化J33的磁化自由层33的构造。磁化固定层31、中间层32和磁化自由层33全都是在Θ-r面内扩展的薄膜。因此，磁化自由层33的磁化J33的方向可以在Θ-r面内旋转。再有，图3B表示信号磁场Hm被赋予在磁化J33的方向上的负载状态。另外，MR元件41A、41C的磁化固定层31例如具有固定在+Θ方向上的磁化J31，MR元件41B、41D的磁化固定层31具有固定在-Θ方向上的磁化J31。再有，磁化固定层31、中间层32和磁化自由层33可以是单层构造，也可以是由多层构成的多层构造。
[0146] 磁化固定层31例如包含钴(Co)、钴铁合金(CoFe)、钴铁硼合金(CoFeB)等强磁性材料。再有，也可以以与磁化固定层31邻接的方式，在中间层32的反对侧设置反强磁性层(未图示)。这样的反强磁性层由铂锰合金(PtMn)、铱锰合金(IrMn)等反强磁性材料构成。关于反强磁性层，例如在磁场检测元件4中，+Θ方向的自旋磁矩与-Θ方向的自旋磁矩完全处于相互抵消的状态，从而使邻接的磁化固定层31的磁化J31的方向固定在+Θ方向上。
[0147] 在自旋阀构造发挥作为磁性隧道结(MTJ：Magnetic Tunnel Junction)膜的功能的情况下，中间层32是例如由氧化镁(MgO)构成的非磁性的隧道阻挡层(Tunnel barrier layer)，是具有根据量子力学可以通过隧道电流的厚度的薄层。由MgO构成的隧道阻挡层例如能够通过下列处理来获得：使用由MgO构成的靶子(target)的溅射处理，镁(Mg)薄膜的氧化处理、或在氧气气氛中进行镁溅射的反应溅射处理。另外，除了MgO之外，也可以使用铝(Al)、钽(Ta)、铪(Hf)的各种氧化物或氮化物来构成中间层32。再有，中层间32也可以由例如钌(Ru)等铂族元素、金(Au)、铜(Cu)等非磁性金属构成。在这种情况下，自旋阀构造发挥作为巨大磁阻效应(GMR：Giant Magneto Resistive effect)膜的功能。
[0148] 磁化自由层33是软性强磁性层，例如包含钴铁合金(CoFe)、镍铁合金(NiFe)或钴铁硼合金(CoFeB)等。
[0149] 在构成桥接电路40的MR元件41A～41D中，分别供给电流I1或电流I2，该电流I1或电流I2是来自电源Vcc的电流I10在连接点P3分流后的电流。分别从桥接电路40的连接点P1、P2取出的信号e1、e2流入差分检测器42。在这里，信号e1表示例如在将磁化J31与磁化J33之间的夹角作为γ时、按照“Acos(+γ)+B”(A、B全都为定数)变化的输出变化，信号e2表示按照“Acos(γ-180°)+B”变化的输出变化。另一方面，在构成桥接电路50的MR元件51A～51D中，分别供给电流I3或电流I4，该电流I3或电流I4是来自电源Vcc的电流I10在连接点P7分流后的电流。分别从桥接电路50的连接点P5、P6取出的信号e3、e4流入差分检测器52。在这里，信号e3表示按照“Asin(+γ)+B”变化的输出变化，信号e4表示按照“Asin(γ-180°)+B”变化的输出变化。并且，来自差分检测器42的差分信号S1和来自差分检测器52的差分信号S2流入运算电路6。在运算电路6中，算出对应于tanγ的角度。在这里，因为γ相当于对传感器单元3的磁体2的旋转角θs，所以能够求得旋转角θs。
[0150] [位移检测装置11的动作和作用]
[0151] 在本实施方式的位移检测装置11中，能够通过传感器单元3检测Θ方向上的磁体2的旋转角θs的大小。
[0152] 在该位移检测装置11中，如果磁体2旋转1周，那么通过MR元件41检测出全都波及到传感器单元3的r方向上的磁场分量的变化和Θ方向上的磁场分量的变化，并且作为来自桥接电路40的输出的信号e1、e2流入运算电路6。具体地说，通过磁场检测元件4检测出例如在图4A中用曲线C2r和曲线C2Θ表示的由磁体2产生的磁通密度Br(例如αsinθs)和磁通密度BΘ(例如βcosθs)的变化，该信号e1、e2被输入运算电路6。之后，在运算电路6中，能够根据公式“Arctan(αsinθs/βcosθs)”求得磁体2的旋转角θs。再有，图4A是表示位移检测装置11的、磁体2对传感器单元3的旋转角θs与磁通密度Br,BΘ,Bz的关系的特性图。图4A是在下列条件下的模拟数据(以下作为实验例1-1)，该条件是：磁体2的厚度(z方向的尺寸)为
10mm、磁体2的外径φ0为100mm、磁体2的内径φi为40mm、磁场检测元件4与旋转轴1J的距离Rs为23mm、z方向上的磁体2的表面与磁场检测元件4的距离Zs为1mm、角度θ为180°、和境界
21,22满足上述式(1)。
10mm、磁体2的外径φ0为100mm、磁体2的内径φi为40mm、磁场检测元件4与旋转轴1J的距离Rs为23mm、z方向上的磁体2的表面与磁场检测元件4的距离Zs为1mm、角度θ为180°、和境界
21,22满足上述式(1)。
[0153] 图4B是表示如上所述从由磁场检测元件4检测出的磁通密度Br、BΘ的值求得的旋转角θs(为了方便称为θss)与磁体2的实际的旋转角θs的误差AE的特性图(实验例1-1)。如图4B所示，误差AE对实际的旋转角θs周期性增减。像这样，之所以在实际的旋转角θs与根据磁通密度的变化算出的旋转角θss之间产生误差AE，是因为如图4A所示，在磁通密度Br、BΘ、Bz对旋转角θs的变化曲线中，存在磁通密度Br、BΘ、Bz的变化非常平缓的角度范围和磁通密度Br、BΘ、Bz的变化非常陡峭的角度范围。
[0154] 但是，根据本实施方式的位移检测装置11，与使用作为如图35所示的比较例1的以往的磁体102的情况(图36A、36B)相比，传感器单元3的误差AE大幅度降低。这被认为如下所述。也就是说，在使用以往的磁体102的情况下，如图36A所示，存在磁通密度Br、BΘ、Bz的变化几乎没有产生的旋转角θs的范围。对此，在使用本实施方式的磁体2的情况下，磁通密度Br、BΘ、Bz的变化几乎没有产生的旋转角θs的范围极其有限，对应旋转角θs的变化，产生比较大的磁通密度Br、BΘ、Bz的变化。再有，图35是以不按照式(1)(将这种情况表示为角度θ＝0)、境界121,122沿着r方向的方式设置有S极区域102S和N极区域102N的磁体102的例子。图36A是表示磁体102对传感器单元3的旋转角θs与磁通密度Br、BΘ、Bz的关系的特性图，图
36B是表示从由磁场检测元件4检测出的磁通密度Br、BΘ的值求得的旋转角θss与磁体102的实际的旋转角θs的误差AE的特性图。
36B是表示从由磁场检测元件4检测出的磁通密度Br、BΘ的值求得的旋转角θss与磁体102的实际的旋转角θs的误差AE的特性图。
[0155] [位移检测装置11的效果]
[0156] 像这样，根据本实施方式，磁体2以包含迁移部分的方式构成，并且在该迁移部分，r方向上的S极区域2S的磁容量Vs与N极区域2N的磁容量Vn沿着Θ方向逐渐变化。因此，与磁体2不包含这样的迁移部分的情况相比，可以从传感器单元3获得：对应于传感器单元3与磁体2的相对位置的变化的高精度输出。其结果是：能够高精度地检测磁体2对传感器单元3的相对移动、即位移(旋转角θs)。进一步说，因为通过传感器单元3检测出磁体2的旋转面(Θ-r面)的磁通密度的变化，来算出旋转角θs，所以有利于缩小位移检测装置11整体的尺寸。
[0157] [实验例1-2～1-4]
[0158] 再有，如图5～图7和图8A～图8C所示的实验例1-2～1-4那样，磁体2对传感器单元3的旋转角θs与磁通密度Br、BΘ、Bz的关系根据角度θ变化。因此，如图9A～图9C所示，误差AE也根据角度θ变化。具体地说，在式(1)中，有角度θ越大误差AE越小的倾向。再有，图5～图
7表示除了角度θ分别为90°、45°、25°之外，其他与图1A～图1C所示的磁体2的结构相同的磁体2；图8A～图8C分别是表示使用图5～图7所示的磁体2的位移检测装置的旋转角θs与磁通密度Br、BΘ、Bz的关系的特性图。并且，图9A～图9C分别是表示使用图5～图7所示的磁体2的位移检测装置的误差AE的特性图。
7表示除了角度θ分别为90°、45°、25°之外，其他与图1A～图1C所示的磁体2的结构相同的磁体2；图8A～图8C分别是表示使用图5～图7所示的磁体2的位移检测装置的旋转角θs与磁通密度Br、BΘ、Bz的关系的特性图。并且，图9A～图9C分别是表示使用图5～图7所示的磁体2的位移检测装置的误差AE的特性图。
[0159] [实验例2-1～2-4]
[0160] 作为在图10A～图10D中分别表示的实验例2-1～2-4的磁体2A具有除了其内径φi为60mm、磁场检测元件4与旋转轴1J的距离Rs为32mm之外，其他与图1B所示的磁体2实质上相同的结构。但是，在图10A(实验例2-1)中，角度θ为225°；在图10B(实验例2-2)中，角度θ为180°；在图10C(实验例2-3)中，角度θ为45°；在图10D(实验例2-4)中，角度θ为25°。另外，作为图37所示的比较例2的磁体102A具有除了其内径φi为60mm、其他与图35所示的磁体102实质上相同的结构。另外，图11A～图11D和图38A是表示磁体2A(或磁体102A)对传感器单元
3的旋转角θs与磁通密度Br、BΘ、Bz的关系的特性图。并且图12A～图12D和图38B是表示从如上所述由磁场检测元件4检测出的磁通密度Br、BΘ的值求得的旋转角θs与磁体2A(或磁体102A)的实际的旋转角θs的误差AE的特性图。
3的旋转角θs与磁通密度Br、BΘ、Bz的关系的特性图。并且图12A～图12D和图38B是表示从如上所述由磁场检测元件4检测出的磁通密度Br、BΘ的值求得的旋转角θs与磁体2A(或磁体102A)的实际的旋转角θs的误差AE的特性图。
[0161] 进一步说，图13A是表示实验例2-1～2-4的角度θ与误差AE的最大值的关系的特性图。另外，图13B是表示实验例2-1～2-4的角度θ与磁通密度的大小Babs的关系的特性图。但是，在图13A和图13B中，对25°、45°、180°和225°以外的角度θ，也绘制了在各个角度θ显示的误差AE的最大值AEmax。再有，磁通密度的大小Babs是指：由使用磁通密度Br和磁通密度BΘ的算式“(Br2+BΘ2)0.5”算出的值的最小值。如图13A所示，只要角度θ在90°～315°的范围内，那么就能够将误差AE的最大值AEmax抑制得比较小。
[0162] [实验例3-1～3-4]
[0163] 作为在图14A～图14D中分别表示的实验例3-1～3-4的磁体2B具有除了其内径φi为80mm、磁场检测元件4与旋转轴1J的距离Rs为41mm之外，其他与图1B所示的磁体2实质上相同的结构。但是，在图14A(实验例3-1)中，角度θ为180°；在图14B(实验例3-2)中，角度θ为90°；在图14C(实验例3-3)中，角度θ为45°；在图14D(实验例3-4)中，角度θ为25°。另外，作为图39所示的比较例3的磁体102B具有除了其内径φi为80mm、其他与图35所示的磁体102实质上相同的结构。另外，图15A～图15D和图40A是表示磁体2B(或磁体102B)对传感器单元3的旋转角θs与磁通密度Br、BΘ、Bz的关系的特性图。并且图16A～图16D和图40B是表示从如上所述由磁场检测元件4检测出的磁通密度Br、BΘ的值求得的旋转角θs与磁体2B(或磁体
102B)的实际的旋转角θs的误差AE的特性图。
102B)的实际的旋转角θs的误差AE的特性图。
[0164] 进一步说，图17A是表示实验例3-1～3-4的角度θ与误差AE的最大值的关系的特性图。另外，图17B是表示实验例3-1～3-4的角度θ与磁通密度的大小Babs的关系的特性图。但是，在图17A和图17B中，对25°、45°、90°和180°以外的角度θ，也绘制了在各个角度θ显示的误差AE的最大值AEmax。如图17A所示，只要角度θ在90°～315°的范围内，那么就能够将误差AE的最大值AEmax抑制得比较小。
[0165] 另外，从实验例1-1～1-4与实验例2-1～2-4与实验例3-1～3-4的比较，可以认为：外径φ0与内径φi之差越小，对于旋转角θs的误差AE的变化越敏感。
[0166] (1-2)境界为非线性的例子
[0167] [作为第一变形例的磁体的结构]
[0168] 在上述第一实施方式中，磁体2具有满足式(1)的境界21、22。也就是说，说明了境界21、22上的任意点与旋转轴1J的距离R(θ)对角度θ呈线形变化的情况。但是，本发明不限定于该情况。如图18所示的本变形例那样，境界21、22也可以满足下列式(2)。也就是说，本变形例表示境界21、22上的任意点与旋转轴1J的距离R(θ)对角度θ呈非线性变化。本变形例在其他方面实质上具有与上述第一实施方式同样的结构。
[0169] R(θ)＝-α·cos(2θ)-(θ/180)×(φ0-φi)/2+(φ0/2)……(2)
[0170] 在式(2)中，α是定数。
[0171] 在本变形例中，通过使境界21、22满足上述式(2)，有可能能够更加减少误差AE。
[0172] 图19A是表示在磁体2具有满足式(1)的境界21、22的情况(参照图2B)下的、磁体2的旋转角θs与磁通密度Br、BΘ、Bz的关系的特性图。图19A是在下列条件下的模拟数据(以下作为实验例4-1)，该条件是：磁体2的厚度(z方向的尺寸)为10mm、磁体2的外径φ0为100mm、磁体2的内径φi为60mm、磁场检测元件4与旋转轴1J的距离Rs为32mm、z方向上的磁体2的表面与磁场检测元件4的距离Zs为10mm、和角度θ为180°。另外，图19B是表示如上所述从由磁场检测元件4检测出的磁通密度Br、BΘ的值求得的旋转角θs(为了方便称为θss)与磁体2的实际的旋转角θs的误差AE的特性图(实验例4-1)。
[0173] 对此，图20A是表示在磁体2具有满足式(2)的境界21、22的情况(参照图18)下的、磁体2的旋转角θs与磁通密度Br、BΘ、Bz的关系的特性图(以下作为实验例4-2)。另外，图20B是表示实验例4-2的误差AE的特性图。再有，实验例4-2具有除了境界21、22的形状不同之外，其他与实验例4-1实质上相同的条件。
[0174] 通过图19B与图20B的比较，可知：在实验例4-2中，相比实验例4-1，总体上误差AE降低(误差AE显示更加靠近0的值)。具体地说，在实验例4-1中，旋转角θs在0°附近和180°附近的情况下，误差AE在正方向增加；旋转角θs在90°附近和270°附近的情况下，误差AE在负方向增加。这里在实验例4-2中，与实验例4-1相比，调整境界21、22的形状，以使：在旋转角θs为0°附近和180°附近的情况下，使从S极区域2S向N极区域2N的过渡(磁容量Vs与磁容量Vn的比的变化)或者从N极区域2N向S极区域2S的过渡延迟；并且在旋转角θs为90°附近和270°附近的情况下，使从S极区域2S向N极区域2N的过渡或者从N极区域2N向S极区域2S的过渡提前。通过这样的调整，能够抑制：旋转角θs为0°附近和180°附近的情况的误差AE向正方向增加、以及旋转角θs为90°附近和270°附近的情况的误差AE向负方向增加。
[0175] <2.第二实施方式>
[0176] [位移检测装置12的结构]
[0177] 其次，对本发明的第二实施方式的位移检测装置12的结构进行说明。在上述第一实施方式的位移检测装置11中，通过传感器单元3检测与旋转轴1J正交的磁体2的旋转面(Θ-r面)的磁通密度的变化。对此，在本实施方式的位移检测装置12中，通过传感器单元3检测Θ-r面内的所望方向的磁通密度Bip的变化和z方向上的磁通密度Bz的变化，并且在运算电路6中求得磁体2的旋转角θs。
[0178] 具体地说，在位移检测装置12中，如图21A和图21B所示，将传感器单元3的基板30以与磁体2的旋转面(Θ-r面)正交的方式配置。因此，磁场检测元件4的构成MR元件41的磁化固定层31、中间层32和磁化自由层33全都在与Θ-r面正交的面内扩展。因此，磁化自由层33的磁化J33的方向可以在与Θ-r面正交的面内(即与z方向平行的面内)旋转。
[0179] [位移检测装置12的动作和作用]
[0180] (实验例5-1～5-3)
[0181] 在本实施方式的位移检测装置12中，也与上述第一实施方式的位移检测装置11同样，能够通过传感器单元3检测Θ方向上的磁体2的旋转角θs的大小。在位移检测装置12中，如果磁体2旋转1周，那么通过MR元件41检测出全都波及到传感器单元3的r方向上的磁场分量的变化、Θ方向上的磁场分量的变化和z方向上的磁场分量的变化，并且作为来自桥接电路40的输出的信号e1、e2流入运算电路6。具体地说，通过磁场检测元件4、5检测出例如在图22中用曲线C2r、曲线C2Θ和曲线C2z表示的由磁体2产生的磁通密度Br、BΘ、Bz的变化，该信号e1～e4被输入运算电路6(参照图3C)。之后，在运算电路6中，能够求得磁体2的旋转角θs。再有，图22是表示位移检测装置12的、磁体2对传感器单元3的旋转角θs与磁通密度Br、BΘ、Bz的关系的特性图。图22是在下列条件下的模拟数据(实验例5)，该条件是：磁体2的厚度(z方向的尺寸)为10mm、磁体2的外径φ0为100mm、磁体2的内径φi为60mm、磁场检测元件
4,5与旋转轴1J的距离Rs为40mm、z方向上的磁体2的表面与磁场检测元件4,5的距离Zs为
10mm、角度θ为180°、和境界21,22满足上述式(1)(参照图2B)。
4,5与旋转轴1J的距离Rs为40mm、z方向上的磁体2的表面与磁场检测元件4,5的距离Zs为
10mm、角度θ为180°、和境界21,22满足上述式(1)(参照图2B)。
[0182] 图23A～图23C是表示如上所述从由磁场检测元件4,5检测出的磁通密度Br、BΘ、Bz的值求得的旋转角θss与磁体2的实际的旋转角θs的误差AE的特性图(实验例5-1～5-3)。更具体地说，图23A表示使用磁通密度BΘ的值和磁通密度Br的值算出的情况(实验例5-1)的误差AE，图23B表示使用磁通密度Bz的值和磁通密度Br的值算出的情况(实验例5-2)的误差AE，图23C表示使用磁通密度Bz的值和磁通密度BΘ的值算出的情况(实验例5-3)的误差AE。如图23A～图23C所示，在任何一个图中，误差AE对实际的旋转角θs周期性增减。但是，使用磁通密度Bz的值算出旋转角θs的情况的误差AE(实验例5-2、5-3)的绝对值比没有使用磁通密度Bz的值的情况的误差AE(实验例5-1)的绝对值小。
[0183] 在这里，磁化J33的旋转面(与磁化自由层33的膜面实质上同义，也称磁敏感面。)优选地，在z方向上与境界21、22互相重叠的位置，朝着与境界21、22正交的方向。这是因为如图24所示，磁化J33的旋转面(磁敏感面)越是接近与境界21、22正交的方向，就越是能够减少误差AE。具体地说，如图24所示，只要使磁化J33的旋转面(磁敏感面)对境界21、22的夹角在90°±60°的范围(30°～150°的范围)内，就能够充分减少误差AE；如果使该夹角在90°±30°的范围(60°～120°的范围)内，就能够进一步减少误差AE。
[0184] (实验例6)
[0185] 进一步说，通过根据例如图24的结果调整境界21、22的形状，能够适宜地变更在磁场检测元件4,5中检测出的由磁体2产生的磁通密度Br、BΘ、Bz的变化。具体地说，如果使境界21、22的形状扭曲成与图24的误差AE的波形一致，并且使磁通密度Br、BΘ、Bz显示例如在图25A中用曲线C2r、曲线C2Θ和曲线C2z表示的变化，那么如图25B所示，能够使误差AE变得极小(实验例6)。
[0186] (实验例7-1～7-4)
[0187] 作为实验例7-1～7-4，对具有除了距离Rs为32mm、且距离Zs为1mm之外，其他与实验例5相同的结构的位移检测装置12进行了评价(模拟)。并且在图26A～图28B中表示该结果。但是，在图26A、27A(实验例7-1)中，角度θ为30°；在图26B、27B(实验例7-2)中，角度θ为90°；在图26C、27C(实验例7-3)中，角度θ为180°；在图26D、27D(实验例7-4)中，角度θ为
315°。在这里，图26A～图26D是表示磁体2对传感器单元3的旋转角θs与由传感器单元3检测出的磁通密度Br、BΘ、Bz的关系的特性图。另外，图27A～图27D是表示从磁通密度Br、Bz的值求得的旋转角θs与磁体2的实际的旋转角θs的误差AE的特性图。另外，图28A是表示实验例7-1～7-4的角度θ与误差AE的最大值的关系的特性图，图28B是表示实验例7-1～7-4的角度θ与磁通密度的大小Babs的关系的特性图。如图28A所示，根据本实验例，角度θ越大，就越能够减少误差AE。但是，鉴于实际的制造性，角度θ优选小于等于360°。另外，如图28B所示，只要使角度θ大于等于30°，就能够充分提高磁通密度的大小Babs。再有，在本实验例中，也与实验例5同样，确认到：只要使磁化J33的旋转面(磁敏感面)对境界21、22的夹角在90°±
60°的范围(30°～150°的范围)内，就能够充分减少误差AE；如果使该夹角在90°±30°的范围(60°～120°的范围)内，就能够进一步减少误差AE。
315°。在这里，图26A～图26D是表示磁体2对传感器单元3的旋转角θs与由传感器单元3检测出的磁通密度Br、BΘ、Bz的关系的特性图。另外，图27A～图27D是表示从磁通密度Br、Bz的值求得的旋转角θs与磁体2的实际的旋转角θs的误差AE的特性图。另外，图28A是表示实验例7-1～7-4的角度θ与误差AE的最大值的关系的特性图，图28B是表示实验例7-1～7-4的角度θ与磁通密度的大小Babs的关系的特性图。如图28A所示，根据本实验例，角度θ越大，就越能够减少误差AE。但是，鉴于实际的制造性，角度θ优选小于等于360°。另外，如图28B所示，只要使角度θ大于等于30°，就能够充分提高磁通密度的大小Babs。再有，在本实验例中，也与实验例5同样，确认到：只要使磁化J33的旋转面(磁敏感面)对境界21、22的夹角在90°±
60°的范围(30°～150°的范围)内，就能够充分减少误差AE；如果使该夹角在90°±30°的范围(60°～120°的范围)内，就能够进一步减少误差AE。
[0188] (实验例8-1～8-4)
[0189] 作为实验例8-1～8-4，对具有除了磁体2的内径φi为80mm、距离Rs为32mm、距离Zs为1mm之外，其他与实验例5相同的结构的位移检测装置12进行了评价(模拟)。并且在图29A～图31B中表示该结果。但是，在图29A、30A(实验例8-1)中，角度θ为30°；在图29B、30B(实验例8-2)中，角度θ为90°；在图29C、30C(实验例8-3)中，角度θ为180°；在图29D、30D(实验例8-4)中，角度θ为315°。在这里，图29A～图29D是表示磁体2对传感器单元3的旋转角θs与由传感器单元3检测出的磁通密度Br、BΘ、Bz的关系的特性图。另外，图30A～图30D是表示从磁通密度Br、Bz的值求得的旋转角θs与磁体2的实际的旋转角θs的误差AE的特性图。另外，图
31A是表示实验例8-1～8-4的角度θ与误差AE的最大值的关系的特性图，图31B是表示实验例8-1～8-4的角度θ与磁通密度的大小Babs的关系的特性图。如图31A所示，在本实验例中，角度θ越大，就越能够减少误差AE。特别是如果角度θ大于等于180°，就能够充分减少误差AE。但是，鉴于实际的制造性，角度θ优选小于等于360°。另外，如图31B所示，只要使角度θ大于等于30°，就能够充分提高磁通密度的大小Babs。再有，在本实验例中，也与实验例5同样，确认到：只要使磁化J33的旋转面(磁敏感面)对境界21、22的夹角在90°±60°的范围(30°～
150°的范围)内，就能够充分减少误差AE；如果使该夹角在90°±30°的范围(60°～120°的范围)内，就能够进一步减少误差AE。
31A是表示实验例8-1～8-4的角度θ与误差AE的最大值的关系的特性图，图31B是表示实验例8-1～8-4的角度θ与磁通密度的大小Babs的关系的特性图。如图31A所示，在本实验例中，角度θ越大，就越能够减少误差AE。特别是如果角度θ大于等于180°，就能够充分减少误差AE。但是，鉴于实际的制造性，角度θ优选小于等于360°。另外，如图31B所示，只要使角度θ大于等于30°，就能够充分提高磁通密度的大小Babs。再有，在本实验例中，也与实验例5同样，确认到：只要使磁化J33的旋转面(磁敏感面)对境界21、22的夹角在90°±60°的范围(30°～
150°的范围)内，就能够充分减少误差AE；如果使该夹角在90°±30°的范围(60°～120°的范围)内，就能够进一步减少误差AE。
[0190] [位移检测装置12的效果]
[0191] 根据本实施方式的位移检测装置12，磁体2以包含迁移部分的方式构成，并且在该迁移部分，r方向上的S极区域2S的磁容量Vs与N极区域2N的磁容量Vn沿着Θ方向逐渐变化。因此，与磁体2不包含这样的迁移部分的情况相比，可以从传感器单元3获得：对应于传感器单元3与磁体2的相对位置的变化的高精度输出。进一步说，因为使用由磁场检测元件4、5检测出的z方向的磁通密度Bz的值来算出了旋转角θs，所以能够更加提高检测精度。
[0192] <3.第三实施方式>
[0193] [位移检测装置13的结构]
[0194] 其次，参照图32A和图32B，对本发明的第三实施方式的位移检测装置13的结构进行说明。图32A和图32B是表示位移检测装置13的整体结构例子的正面图和顶视图。
[0195] 在上述第一和第二实施方式的位移检测装置11、12中，具备以旋转轴1J为中心旋转的磁体2。对此，本实施方式的位移检测装置13具备在长方向(作为y方向)延伸的棒状(例如长方体)的磁体7，算出该磁体7与传感器单元3在y方向上的相对位移量。位移检测装置13除了具备磁体7来代替磁体2之外，其他结构与位移检测装置11、12实质上相同。因此，省略其他构成要素的说明。再有，磁体7对应于本发明的“磁体”的一个具体例子。
[0196] 磁体7具有被磁化成S极的S极区域7S与被磁化成N极的N极区域7N。S极区域7S与N极区域7N由2个境界71、72隔开，并且在y方向上交替配置。再有，在S极区域7S和N极区域7N附加符号Y7S、Y7N，所记载的箭头分别表示磁体7形成的主要磁通量的方向。在磁体7中，在与磁体7的长方向即y方向正交的宽度方向(以下称为x方向)上，设置有S极区域7S与N极区域7N混在一起的迁移部分。迁移部分是指：x方向上的S极区域7S的磁容量Vs与N极区域7N的磁容量Vn沿着y方向逐渐变化的部分。也就是说，在迁移部分中，存在对y方向和x方向都倾斜的境界71、72。
[0197] 在位移检测装置13中，传感器单元3的基板30以对x-y面正交的方式配置。也就是说，磁场检测元件4的构成MR元件41的磁化固定层31、中间层32和磁化自由层33全都在与x-y面正交的面内扩展。因此，磁化自由层33的磁化J33的方向可以在与x-y面正交的面内(即与z方向平行的面内)旋转。但是，磁化自由层33的磁化J33也对x-y面内的磁场变化作出反应而发生变化。
[0198] [位移检测装置13的动作和作用]
[0199] 在位移检测装置13中，能够通过传感器单元3检测x-y面内的所望方向的磁通密度Bip的变化和z方向上的磁通密度Bz的变化，并且在运算电路6中求得磁体7的位移量。在位移检测装置13中，如果例如磁体7向+y方向移动，那么通过MR元件41检测出波及到传感器单元3的x方向上的磁场分量的变化和z方向上的磁场分量的变化，并且作为来自桥接电路40的输出的信号e1、e2流入运算电路6。具体地说，通过磁场检测元件4检测出例如在图33中用曲线C7x、曲线C7y和曲线C7z表示的由磁体7产生的磁通密度Bx、By、Bz的变化中的磁通密度Bx、Bz的变化，来自磁场检测元件4的信号e1、e2被输入运算电路6(参照图3C)。之后，在运算电路6中，能够求得磁体7的位移量。再有，图33是表示位移检测装置13的、磁体7对传感器单元3的位移量Ty与磁通密度Bx、By、Bz的关系的特性图。图33是在下列条件下的模拟数据，该条件是：磁体7的厚度(z方向的尺寸)为2mm、磁体7的宽度(x方向的尺寸)为10mm、磁体7的长度(y方向的尺寸)为比厚度和宽度充分大的值(即是指对传感器单元3的作用大致不带来变动的值，具体地例如为大于等于100mm)、z方向上的磁体7的表面与磁场检测元件4的距离Zs为0.2mm、和境界71,72对y方向的倾斜角为30°。
[0200] 图34A、图34B是表示在上述位移检测装置13中从由磁场检测元件4检测出的磁通密度Bx、By、Bz的值求得的位移量Ty[mm]与磁体7的实际的位移量Ty[mm]的误差E[mm]的特性图(实验例9-1～9-2)。更具体地说，图34A表示使用磁通密度Bz的值和磁通密度Bx的值算出的情况(实验例9-1)的误差E[mm]，图34B表示使用磁通密度Bz的值和磁通密度By的值算出的情况(实验例9-2)的误差E[mm]。如图34A、图34B所示，在任何一个图中，误差E对实际的位移量Ty周期性增减。再有，使用磁通密度By的值和磁通密度Bx的值算出的情况也显示同样的倾向。但是，使用磁通密度Bz的值算出的情况(实验例9-1、9-2)显示更加能够减少误差E的倾向。
[0201] 像这样，根据本实施方式，磁体7以包含迁移部分的方式构成，并且在该迁移部分，磁体7的宽度方向(x方向)上的S极区域7S的磁容量Vs与N极区域7N的磁容量Vn沿着y方向逐渐变化。因此，与磁体7不包含这样的迁移部分的情况相比，可以从传感器单元3获得：对应于传感器单元3与磁体7的相对位置的变化的高精度输出。其结果是：能够高精度地检测磁体7对传感器单元3在y方向上的相对位移量。再有，在磁体7中，也与磁体2同样，境界71、72也可以为非线性。例如在图34A所示的实验例9-1中，位移量Ty在-9～-8[mm]附近和+1～+2[mm]附近，误差E在正方向有较大的增加；位移量Ty在-2～-1[mm]附近和+7～+9[mm]附近，误差E在负方向增加。因此，例如位移量Ty在-9～-8[mm]附近和+1～+2[mm]附近，可以扭曲境界71、72以使磁场的变化(从S极向N极的变化或从N极向S极的变化)延迟；位移量Ty在-2～-1[mm]附近和+7～+9[mm]附近，可以扭曲境界71、72以使磁场的变化提前。通过这样做，有可能能够更加减少误差E。
[0202] <4.其他变形例>
[0203] 以上，虽然例举几个实施方式和变形例说明了本发明，但是本发明不限定于这些实施方式等，可以做出各种变化。例如在上述实施方式等中，虽然将磁体的形状作为圆环状或棒状，但是本发明的磁体的形状并不限定于此，可以采用其他形状(圆盘状等)。再有，也可以在磁体的一部分上设置没有被磁化的部分，并且使整个磁体呈环状、圆盘状或棒状以外的形状。
[0204] 另外，在上述第三实施方式中，虽然举例说明了S极区域与N极区域沿着第一方向(磁体的长方向)无间隙地交替排列的情况，但是本发明并不限定于此。在本发明的磁体中，例如也可以在S极区域与N极区域之间存在没有被磁化的区域、不包含磁性体的区域。另外，在S极区域与N极区域的境界附近，也可以包含S极区域与N极区域沿着磁体的厚度方向(第三方向)混在一起的部分。或者，在S极区域与N极区域的境界附近，也可以是N极方向的磁化的大小逐渐增加(减少)的区域与S极方向的磁化的大小逐渐增加(减少)的区域连续。
[0205] 另外，在上述实施方式等中，作为磁场检测单元虽然仅具备1个传感器单元3，但是在本发明中，磁场检测单元的数目不限定于1，也可以大于等于2。在这种情况下，如图41所示的位移检测装置14那样，也可以将磁场检测元件4A与磁场检测元件5A配置在沿着磁体2的旋转方向(Θ方向)的互相不同的位置(例如磁场检测元件4A对磁场检测元件5A间隔电角度90°的位置)。再有，磁场检测元件4A与磁场检测元件5A的夹角并不限定于90°，可以随意设定。在位移检测装置14中，磁场检测元件4A例如检测Θ-r面内的任意方向的磁场分量的变化，并且将检测出的一个方向的分量的变化作为第一信号输出。另一方面，虽然磁场检测元件5A也检测该一个方向的分量，但是因为处于与磁场检测元件4A的位置不同的位置，所以将该一个方向的分量的变化作为与第一信号相位不同的第二信号输出。运算电路6(在图41中未图示)根据上述第一信号和第二信号算出磁体2在Θ方向上的位移。
[0206] 另外，在上述第一和第二实施方式中，虽然磁体分别包含1个S极区域与1个N极区域，但是也可以如图42所示的磁体2C那样，分别包含多个S极区域和多个N极区域。具体地说，在磁体2C中，沿着旋转方向Θ依次配置有S极区域2S1、N极区域2N1，S极区域2S2和N极区域2N2。S极区域2S1与N极区域2N1由境界22隔开，N极区域2N1与S极区域2S2由境界23隔开，S极区域2S2与N极区域2N2由境界24隔开，N极区域2N2与S极区域2S1由境界21隔开。S极区域2S1、N极区域2N1、S极区域2S2和N极区域2N2的各个阵列间距优选相等。
[0207] 在本发明的一种实施方式的位移检测装置中，具备以相对磁场检测单元可以在第一方向上移动的方式设置的磁体。该磁体的迁移部分构成为：在对第一方向正交的第二方向上，第二磁极区域的磁容量对第一磁极区域的磁容量的比沿着第一方向逐渐变化。因此，与磁体不包含这样的迁移部分的情况相比，可以从磁场检测单元获得：对应于磁场检测单元与磁体的相对位置的变化的高精度输出。另外，作为本发明的一种实施方式的磁体可以适用于上述位移检测装置。
[0208] 在本发明的一种实施方式的磁体和位移检测装置中，磁体也可以在与第一方向和第二方向的双方正交的第三方向上具有实质上均匀的厚度。在这种情况下，在迁移部分，也可以在平行于与第三方向(厚度方向)正交的面的截面和表面的至少一方，第二磁极区域的沿着第二方向的线段的长度对第一磁极区域的沿着第二方向的线段的长度的比沿着第一方向逐渐变化。也就是说，也可以在迁移部分，第一磁极区域的与第一方向正交的截面的面积、与第二磁极区域的与第一方向正交的截面的面积的比沿着第一方向逐渐变化。另外，第一磁极区域与第二磁极区域的境界也可以以对第一方向和第二方向的双方倾斜的方式延伸。另外，迁移部分也可以构成为：第二方向上的第二磁极区域的磁容量对第一磁极区域的磁容量的比沿着第一方向单调增加或单调减少。另外，磁体的与第一方向正交的截面也可以形成为：在第一方向上维持实质上同一的形状和面积。另外，磁场检测单元也可以设置在对第一方向和第二方向的双方正交的第三方向上的与磁体重复的位置。
[0209] 本发明的一种实施方式的磁体例如可以是包含以第一方向为环绕方向的外周缘和内周缘的环状部件，并且设置为：可以以在与第一方向和第二方向的双方正交的第三方向上延伸的第一轴为中心向第一方向旋转。在这种情况下，磁体也可以具有：第一磁极区域与第二磁极区域抵接的第一境界线和第二境界线，并且在第一境界线和外周缘交叉的第一点、与第二境界线和外周缘交叉的第二点之间存在第一轴，在第一境界线和内周缘交叉的第三点、与第二境界线和内周缘交叉的第四点之间存在第一轴。
[0210] 在本发明的一种实施方式的位移检测装置中，磁场检测单元例如检测磁场中的与第一轴正交的正交分量的变化、和磁场中的沿着第一轴的平行分量的变化的双方。或者，磁场检测单元也可以检测作为正交分量的、沿着第一方向的第一方向分量的变化。另外，磁场检测单元也可以检测作为正交分量的、沿着第二方向的第二方向分量的变化。另外，磁场检测单元也可以具有包含磁化的磁阻效应元件，该磁化在与旋转面正交的面内以可以旋转的方式构成。
[0211] 在本发明的一种实施方式的位移检测装置中，优选地，进一步满足下列条件式(1)。
[0212] R(θ)＝(θ/180)×(φ0-φi)/2+(φi/2)……(1)
[0213] 其中，
[0214] R(θ)：第一磁极区域与第二磁极区域的境界上的任意点与第一轴的距离[0215] θ：在将境界的内周端与第一轴的连接线作为基准线(0°)时，境界上的任意点与第一轴的连接线对该基准线形成的圆心角(°)
[0216] φi：磁体的内径(直径)
[0217] φ0：磁体的外径(直径)
[0218] 在本发明的一种实施方式的位移检测装置中，优选地，进一步满足下列条件式(2)。
[0219] R(θ)＝-α·cos(2θ)-(θ/180)×(φ0-φi)/2+(φ0/2)……(2)
[0220] 其中，
[0221] R(θ)：第一磁极区域与第二磁极区域的境界上的任意点与第一轴的距离[0222] θ：在将境界的内周端与第一轴的连接线作为基准线(0°)时，境界上的任意点与第一轴的连接线对该基准线形成的圆心角(°)
[0223] α:定数
[0224] φi：磁体的内径(直径)
[0225] φ0：磁体的外径(直径)
[0226] 根据本发明的磁体和位移检测装置，因为包含了极性互相不同的磁极区域的磁容量的比沿着第一方向逐渐变化的迁移部分，所以能够高精度地检测磁体对磁场检测单元的相对移动、即位移。
[0227] 再有，本技术也能够采用以下结构。
[0228] (1)
[0229] 一种位移检测装置，其中，具备：
[0230] 磁体，具有被磁化成S极的第一磁极区域和被磁化成N极的第二磁极区域，并且在自身的周围形成磁场；以及
[0231] 磁场检测单元，以可以沿着第一方向相对所述磁体移动的方式设置，并且通过检测所述磁场的变化来检测所述磁体在所述第一方向上的位移，
[0232] 所述磁体包含迁移部分，在所述迁移部分，第二方向上的所述第二磁极区域的磁容量对所述第一磁极区域的磁容量的比沿着所述第一方向逐渐变化，所述第二方向与所述第一方向正交。
[0233] (2)
[0234] 所述(1)所述的位移检测装置，其中，
[0235] 所述磁体在与所述第一方向和所述第二方向的双方正交的第三方向上具有实质上均匀的厚度，
[0236] 在所述迁移部分，在平行于与所述第三方向正交的面的截面和表面的至少一方，所述第二磁极区域的沿着所述第二方向的线段的长度对所述第一磁极区域的沿着所述第二方向的线段的长度的比沿着所述第一方向逐渐变化。
[0237] (3)
[0238] 所述(1)或所述(2)所述的位移检测装置，其中，所述第一磁极区域与所述第二磁极区域的境界以对所述第一方向和所述第二方向的双方倾斜的方式延伸。
[0239] (4)
[0240] 所述(1)至所述(3)中的任一项所述的位移检测装置，其中，所述迁移部分构成为：所述第二方向上的所述第二磁极区域的磁容量对所述第一磁极区域的磁容量的比沿着所述第一方向单调增加或单调减少。
[0241] (5)
[0242] 所述(1)至所述(4)中的任一项所述的位移检测装置，其中，所述磁体的与所述第一方向正交的截面形成为：在所述第一方向上维持实质上同一的形状和面积。
[0243] (6)
[0244] 所述(1)至所述(5)中的任一项所述的位移检测装置，其中，所述磁场检测单元设置在与所述第一方向和所述第二方向的双方正交的第三方向上的与所述磁体重复的位置。
[0245] (7)
[0246] 所述(1)至所述(6)中的任一项所述的位移检测装置，其中，所述磁场检测单元具有包含磁化的磁阻效应元件，所述磁化在包含与所述第一方向和所述第二方向的双方正交的第三方向的面内、以可以旋转的方式构成。
[0247] (8)
[0248] 所述(1)至所述(7)中的任一项所述的位移检测装置，其中，
[0249] 所述磁场检测单元具有第一传感器、第二传感器和运算电路，
[0250] 所述第一传感器检测所述磁场的变化中的一个方向的分量的变化，并且将检测出的所述一个方向的分量的变化作为第一信号输出，
[0251] 所述第二传感器检测所述一个方向的分量的变化，并且将检测出的所述一个方向的分量的变化作为第二信号输出，
[0252] 所述运算电路根据所述第一信号和所述第二信号算出所述磁体在所述第一方向上的位移。
[0253] (9)
[0254] 所述(8)所述的位移检测装置，其中，所述第一传感器与所述第二传感器配置在沿着所述第一方向的互相不同的位置。
[0255] (10)
[0256] 所述(8)或所述(9)所述的位移检测装置，其中，所述第一传感器和所述第二传感器是包含磁性隧道结(MTJ：Magnetic Tunnel Junction)膜的MTJ元件或包含巨大磁阻效应(GMR：Giant Magneto Resistive effect)膜的GMR元件。
[0257] (11)
[0258] 所述(1)至所述(10)中的任一项所述的位移检测装置，其中，所述磁体是以所述第一方向为环绕方向的环状部件或圆盘状部件，并且设置为：可以以在与所述第一方向和所述第二方向的双方正交的第三方向上延伸的第一轴为中心向所述第一方向旋转。
[0259] (12)
[0260] 所述(11)所述的位移检测装置，其中，
[0261] 所述环状部件具有：外周缘和内周缘、以及所述第一磁极区域与所述第二磁极区域抵接的第一境界线和第二境界线，
[0262] 在所述第一境界线和所述外周缘交叉的第一点、与所述第二境界线和所述外周缘交叉的第二点之间存在所述第一轴，
[0263] 在所述第一境界线和所述内周缘交叉的第三点、与所述第二境界线和所述内周缘交叉的第四点之间存在所述第一轴。
[0264] (13)
[0265] 所述(11)或所述(12)所述的位移检测装置，其中，所述磁场检测单元检测所述磁场中的与所述第一轴正交的正交分量的变化、和所述磁场中的沿着所述第一轴的平行分量的变化的双方。
[0266] (14)
[0267] 所述(13)所述的位移检测装置，其中，所述磁场检测单元检测作为所述正交分量的、沿着所述第一方向的第一方向分量的变化。
[0268] (15)
[0269] 所述(13)所述的位移检测装置，其中，所述磁场检测单元检测作为所述正交分量的、沿着所述第二方向的第二方向分量的变化。
[0270] (16)
[0271] 所述(11)至所述(15)中的任一项所述的位移检测装置，其中，满足下列条件式(1)。
[0272] R(θ)＝(θ/180)×(φ0-φi)/2+(φi/2)……(1)
[0273] 其中，
[0274] R(θ)：第一磁极区域与第二磁极区域的境界上的任意点与第一轴的距离[0275] θ：在将境界的内周端与第一轴的连接线作为基准线(0°)时，境界上的任意点与第一轴的连接线对该基准线形成的圆心角(°)
[0276] φi：磁体的内径(直径)
[0277] φ0：磁体的外径(直径)
[0278] (17)
[0279] 所述(11)至所述(15)中的任一项所述的位移检测装置，其中，满足下列条件式(2)。
[0280] R(θ)＝-α·cos(2θ)-(θ/180)×(φ0-φi)/2+(φ0/2)……(2)
[0281] 其中，
[0282] R(θ)：第一磁极区域与第二磁极区域的境界上的任意点与第一轴的距离[0283] θ：在将境界的内周端与第一轴的连接线作为基准线(0°)时，境界上的任意点与第一轴的连接线对该基准线形成的圆心角(°)
[0284] α:定数
[0285] φi：磁体的内径(直径)
[0286] φ0：磁体的外径(直径)
[0287] (18)
[0288] 所述(1)至所述(17)中的任一项所述的位移检测装置，其中，在所述磁体中，沿着所述第一方向交替地设置有多个所述第一磁极区域与多个所述第二磁极区域。
[0289] (19)
[0290] 所述(1)至所述(10)中的任一项所述的位移检测装置，其中，所述磁体是沿着所述第一方向直线延伸的棒状或板状部件。
[0291] (20)
[0292] 所述(19)所述的位移检测装置，其中，
[0293] 在所述磁体中，沿着所述第一方向交替地配置有多个所述第一磁极区域与多个所述第二磁极区域，并且具有所述第一磁极区域与所述第二磁极区域抵接的多条境界线，[0294] 所述多条境界线在与所述第一方向和所述第二方向的双方交叉的方向上延伸。
[0295] (21)
[0296] 所述(19)或所述(20)所述的位移检测装置，其中，所述磁场检测单元检测所述磁场中的与所述第一方向和所述第二方向的双方正交的正交分量的变化、和所述磁场中的包含所述第一方向和所述第二方向的面内的面内分量的变化。
[0297] (22)
[0298] 一种磁体，其中，
[0299] 具有在第一方向上延伸、且被磁化成S极的第一磁极区域和被磁化成N极的第二磁极区域，
[0300] 包含迁移部分，在所述迁移部分，第二方向上的所述第二磁极区域的磁容量对所述第一磁极区域的磁容量的比沿着所述第一方向逐渐变化，所述第二方向与所述第一方向正交。
[0301] (23)
[0302] 所述(22)所述的磁体，其中，所述第一磁极区域与所述第二磁极区域的境界以对所述第一方向和所述第二方向的双方倾斜的方式延伸。
[0303] (24)
[0304] 所述(22)或所述(23)所述的磁体，其中，所述磁体是以所述第一方向为环绕方向的环状部件或圆盘状部件。
[0305] (25)
[0306] 所述(22)至所述(24)中的任一项所述的磁体，其中，沿着所述第一方向交替地设置有多个所述第一磁极区域与多个所述第二磁极区域。
[0307] 本公开含有涉及在2016年3月9日在日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2016-046188中公开的主旨，其全部内容包含在此，以供参考。
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