JP2007305594A

JP2007305594A - 磁気センサ

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Publication number: JP2007305594A
Application number: JP2007151755A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Okumura; 博文奥村; Ichiro Tokunaga; 一郎徳永; Masao Kasashima; 正男笠嶋; Seiji Kikuchi; 誠二菊池
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2007-06-07
Filing date: 2007-06-07
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2021-08-13
Also published as: JP4639216B2

Abstract

【課題】磁気抵抗効果素子からの出力信号を瞬時に切替えることにより、被検知部材の検知を迅速に行なう磁気センサを得ることにある。
【解決手段】外部磁界によって磁化方向が変化する自由層５ｄを有する磁気抵抗効果素子５を用いた磁気センサである。そして、外部磁界として作用する、磁界の向きと大きさが異なる第１の磁石７と第２の磁石６と、第１、第２の磁石７、６に対する相対位置が変化する被検知部材１０を有している。この非検知部材１０は、第１、第２の磁石７、６の磁界の双方を磁気抵抗効果素子５に作用させて自由層５ｄの磁化方向を第１の方向とする第１の位置と、第１、第２の磁石７、６の磁界の一方を磁気抵抗効果素子５に作用させて自由層５ｄの磁化方向を第１の方向と反対の第２の方向とする第２の位置とに移動する。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁気センサに関する。

従来、磁気抵抗効果素子を用いて非接触式の磁気スイッチを構成したものがある。この従来例に係る非接触式の磁気スイッチは、磁気抵抗効果を有する磁気抵抗効果素子の近傍に永久磁石を配置し、この永久磁石による磁界が磁気抵抗効果素子に作用されていた。さらに磁気抵抗効果素子に作用する永久磁石の磁界を遮蔽する遮蔽板が、磁気抵抗効果素子と永久磁石との間に移動可能に配置されていた。

前記磁気抵抗効果素子は基本的には、自由層（フリー磁性層）と、非磁性層と、固定層（ピン止め磁性層）と、交換バイアス層（反強磁性層）との積層構造体から構成されている。

そして、固定層に交換バイアス層からバイアス磁界が作用されて、固定層が交換バイアス層で磁化され、その磁化方向が特定方向に固定されている。一方、自由層は、外部磁界によって磁化方向が変化される。

そこで、上述した従来の、磁気抵抗効果素子を用いた非接触式の磁気スイッチは、この自由層に外部磁界を作用させる磁石として前記永久磁石を用い、この永久磁石で自由層の磁化方向を所望の方向に変化させて、永久磁石による自由層の磁化方向を固定層の磁化方向に対して角回転させていた。

そして、磁気抵抗効果素子に作用する永久磁石の磁界を遮断する遮蔽板を、磁気抵抗効果素子と永久磁石との間に出入させることにより、磁気抵抗効果素子に作用する永久磁石の磁界の強さを強弱に変化させ、その抵抗値を大小に変化させていた。この磁気抵抗効果素子の抵抗値の変化による出力信号でスイッチ動作の切替が行なわれる。

しかしながら、従来の非接触式スイッチは、磁界の強弱、すなわち遮蔽板の出入によって磁気抵抗効果素子の抵抗値が変化するものであるため、遮蔽板が近づく、すなわち遮蔽板が磁気抵抗効果素子と永久磁石との間に進入する、又は遮蔽板が遠ざかる、すなわち遮蔽板が磁気抵抗効果素子と永久磁石との間から退出する動作に従い、磁気抵抗効果素子の抵抗値が徐々に変化する。つまり、スイッチ切替時における磁気抵抗効果素子からの出力信号（抵抗値の変化）は緩やかに変化することになる。

そのため、従来の、磁気抵抗効果素子を用いた非接触式の磁気スイッチは、ＯＮとＯＦＦを瞬時に切替えるもの、或いは被検知部材の動きを瞬時に検出するもの等のスイッチ動作には適さないものであった。

上記非接触式スイッチの遮蔽板を、磁界遮蔽作用を有する被検知部材として用い、この被検知部材を検知するようにした構成の非接触式磁気センサにおいても、同様の課題が生じている。

本発明の目的は、磁界の向きで磁気抵抗効果素子の抵抗値を瞬時に変化させることにより、磁気抵抗効果素子からの出力信号を瞬時に切替える磁気センサを得ることにある。

本発明者等は、少なくとも２個の磁気抵抗効果素子における固定層の磁化方向を反対方向に向けて２つの磁石で該各磁気抵抗効果素子を磁化することにより、磁界の強さが徐々に変化する構成であっても、磁気抵抗効果素子の抵抗値を急激に変化させることにより、出力信号を瞬時に切替える磁気センサを得ることに至った。

すなわち、本発明は、磁化方向が固定された固定層及び外部磁界によって磁化方向が変化する自由層を有する磁気抵抗効果素子と、前記外部磁界として作用する磁界の向きが反対でかつ大きさが異なる第１の磁石及び第２の磁石とを用いて、この第１、第２の磁石に対する相対位置が、該第１、第２の磁石の磁界の双方を前記磁気抵抗効果素子に作用させる第１の位置と、第１、第２の磁石の磁界のうち小さい一方を前記磁気抵抗効果素子に作用させる第２の位置とに変化する被検知部材を検知する磁気センサであって、前記第１の磁石の磁界の大きさは、前記第２の磁石の磁界の大きさより大きいこと、前記被検知部材が前記第１の位置にあるときは、前記自由層の磁化方向が該第１の磁石の磁界の向きによって決まり、前記被検知部材が第２の位置にあるときは、前記自由層の磁化方向が前記第２の磁石の磁界の向きによって決まること、前記磁気抵抗効果素子は、直列接続された一対で設けられていること、及び、この一対の磁気抵抗効果素子において、一方の固定層の磁化方向と他方の固定層の磁化方向は１８０°をなす反対向きに固定され、一方の自由層の磁化方向は、他方の自由層の磁化方向と同一方向であって、該一方の固定層の磁化方向と１８０°をなす反対方向に揃えられ、他方の自由層の磁化方向は、一方の自由層の磁化方向及び該他方の固定層の磁化方向と同一方向に揃えられていること、を特徴としている。

本発明によれば、磁界の向きで磁気抵抗効果素子の抵抗値を瞬時に変化させることにより、磁気抵抗効果素子からの出力信号を瞬時に切替える磁気センサが得られる。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。

図１、図２及び図４に示すように、磁気スイッチのホルダー１は、ベース２の両端部に対をなすアーム３、４を平行に対向して設けた逆門型形状に形成されている。そして、対をなす一方のアーム３には磁気抵抗効果素子５及び第２の永久磁石（以下、第２の磁石という）６が、他方のアーム４には第１の永久磁石（以下、第１の磁石という）７がそれぞれ設けられている。

磁気抵抗効果素子５は、ＩＣパッケージ或いは樹脂封止等を用いて気密構造に形成されて基板８上に搭載され、基板８を介して一方のアーム３の内側面に取付けられている。

第２の磁石６は、磁気抵抗効果素子５の自由層５ｄ（図５参照）を磁界で磁化する磁界作用位置で一方のアーム３に取付けられている。ここに、磁界作用位置は、第２の磁石６の磁力線６ａが磁気抵抗効果素子５の自由層５ｄに作用し、第２の磁石６の磁界（外部磁界）で磁気抵抗効果素子５の自由層５ｄを磁化可能な位置に設定される。図１、図２及び図４に示す第２の磁石６は、磁気抵抗効果素子５と別体に設けたが、磁気抵抗効果素子５内に一体に設けるように構成してもよい。

第１の磁石７は、その磁界（外部磁界）が磁気抵抗効果素子５の自由層５ｄ（図５参照）に作用して、該自由層５ｄを磁化可能な位置（磁界作用位置）に配置し、かつ磁力線（磁界の向き）７ａを第２の磁石６の磁力線（磁界の向き）６ａと１８０°をなす反対方向に向けて他方のアーム４に取付けている。第１の磁石７には、第２の磁石６の磁力より数百ガウス大きな磁力をもつ磁石を用いている。

次に、磁気スイッチに用いる磁気抵抗効果素子５を図５に基いて具体的に説明する。この磁気抵抗効果素子５は、第２の磁石６を別体に設けた構造の例を示すものである。この磁気抵抗効果素子５は基本的構成として、交換バイアス層（反強磁性体層）５ａと、固定層（ピン止め磁性層）５ｂと、非磁性層５ｃと、自由層（フリー磁性層）５ｄとを積層して形成し、巨大磁気抵抗効果を利用したＧＭＲ（ＧｉａｎｔＭａｇｎｅｔｏＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子の一種である磁気抵抗効果素子として構成されている。

磁気抵抗効果素子５が巨大磁気抵抗効果を発揮するためには、例えば交換バイアス層５ａがα−Ｆｅ₂Ｏ₃層、固定層５ｂがＮｉＦｅ層、非磁性層５ｃがＣｕ層、自由層５ｄがＮｉＦｅ層から形成されるが、これらのものに限定されるものではなく、巨大磁気抵抗効果を発揮するものであれば、いずれのものであってもよい。また、磁気抵抗効果素子５は、巨大磁気抵抗効果を発揮するものであれば、上記の積層構造のものに限定されるものではない。

図５に示す磁気抵抗効果素子５の固定層５ｂは、交換バイアス層５ａで磁化され、該交換バイアス層５ａによって磁化方向が特定方向に固定（ピン止め）されている。自由層５ｄは、固定層５ｂの磁化方向に対する磁化方向が磁石６及び７の磁界（外部磁界）によって変化する。磁気抵抗効果素子５の両端には端子層９が接合されている。そして、固定層５ｂの固定された磁化方向に対する外部磁界による自由層５ｄの磁化方向の向きにより、２つの端子層９間での抵抗値の変化が出力される。

磁気抵抗効果素子５の固定層５ｂが特定方向に固定して磁化され、第１の磁石７に、第２の磁石６のそれよりも大きい磁力の磁石が用いられ、磁気抵抗効果素子５の自由層５ｄの磁化方向が１８０°をなす反対方向に向けられて、磁気抵抗効果素子５の自由層５ｄが第１の磁石７と第２の磁石６で磁化される。この実施形態では、第２の磁石６による自由層５ｄの磁化方向を、固定層５ｂの磁化方向と同一方向（又は１８０°をなす反対方向）へ向けている。

さらに、第１、第２の磁石７、６に対する相対位置が変化する、強磁性体からなる磁界遮蔽部材１０を有している。この磁界遮蔽部材１０は、第１、第２の磁石７、６の磁界の双方を磁気抵抗効果素子５に作用させて自由層５ｄの磁化方向を第１の方向とする第１の位置と、第１、第２の磁石７、６の磁界の一方を磁気抵抗効果素子５に作用させて自由層５ｄの磁化方向を第１の方向と反対の第２の方向とする第２の位置とに移動する。

図２、図３及び図４の場合には、平行に配置した対をなすアーム３、４間を通して、第１の磁石７と磁気抵抗効果素子５との間に、磁界遮蔽部材１０を出入可能に配置している。この実施形態では、板状の磁界遮蔽部材１０を図示しないガイドに案内させて、磁気抵抗効果素子５と第１の磁石７との間を横切るように直線運動させ、これにより磁界遮蔽部材１０を第１の磁石７と磁気抵抗効果素子５との間に出入させているが、磁界遮蔽部材１０を扇状に形成し、これを回転運動させて磁気抵抗効果素子５と第１の磁石７との間を横切るように出入させてもよい。

この実施形態では、前記第1の位置は、磁界遮蔽部材１０が第１の磁石７と磁気抵抗効果素子５との間から退出した位置に設定している。一方、第２の位置は、磁界遮蔽部材１０が第１の磁石７と磁気抵抗効果素子５との間に進入した位置に設定している。

磁界遮蔽部材１０が図示しない駆動手段により第２の位置まで移動されると、第２の位置に移動した磁界遮蔽部材１０は、第１の磁石７の磁力線７ａを磁気抵抗効果素子５の自由層５ｄから引離して第１の磁石７の磁界を遮蔽し、第２の磁石６の磁界のみを外部磁界として磁気抵抗効果素子５に作用させる。したがって、磁気抵抗効果素子５の自由層５ｄには、第１の磁石７よりも磁力が小さい第２の磁石６の磁界のみが外部磁界として磁気抵抗効果素子５に作用する。

一方、磁界遮蔽部材１０が第１の位置に移動すると、磁気抵抗効果素子５には、第１、第２の磁石６の磁界の双方が外部磁界として作用する。この場合、第１の磁石７の磁力は第２の磁石６よりも大きく、しかも磁気抵抗効果素子５の自由層５ｄに対する第１の磁石７と第２の磁石６とによる磁化方向が１８０°をなす反対方向に向けられている。

したがって、第２の磁石６による磁力が第１の磁石７による磁力で打消され、磁気抵抗効果素子５の自由層５ｄに第１の磁石７の磁界が作用し、該磁気抵抗効果素子５の自由層５ｄの磁化方向が第２の磁石６による磁化方向と１８０°をなす反対方向に反転切替えられる。

この第１の磁石７と第２の磁石６とによる磁気抵抗効果素子５の自由層５ｄの磁化方向の反転切替に基いて、磁気抵抗効果素子５の抵抗値が変化する。ここで、自由層５ｄの磁化方向が反転される場合、磁気抵抗効果素子５の固定層５ｂに対して磁化方向が１８０°をなす反対方向に向けられるため、その抵抗値の変化が瞬時に行なわれる。

この実施形態では、図５に示す磁気抵抗効果素子５を少なくとも２個用いることにより、磁界の向きで瞬時に変化する磁気抵抗効果素子５の抵抗値を出力信号として出力する。この２個の磁気抵抗効果素子５は図６（Ａ）に示すように基板８上に横方向に並べて形成する、或いは図６（Ｂ）に示すように基板８上に縦方向に並べて形成する。

基板８上に形成された２個の磁気抵抗効果素子５は、固定層５ｂの磁化方向Ｈ２が互いに１８０°をなす反対方向に向けられ、第２の磁石６によって自由層５ｄの磁化方向Ｈ１が同一方向に揃えられている。図６に示す例では、一方の磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ１）の自由層５ｄの磁化方向Ｈ１が固定層５ｂの磁化方向Ｈ２と１８０°をなす反対方向に向けられ、他方の磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ２）の自由層５ｄの磁化方向Ｈ１が固定層５ｂの磁化方向Ｈ２と同一方向に向けられている。

図７では磁気抵抗効果素子５の両端に形成される一方の端子層を９ａ、他方の端子層を９ｂ、それぞれの磁気抵抗効果素子をＧＭＲ１、ＧＭＲ２として表記して説明する。一方の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の端子層９ｂに他方の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２の端子層９ａを結合して２個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２（５）を直列に接続している。

図７に示すブリッジ回路では、２辺に２個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２を用い、残りの２辺に２個の固定抵抗１１、１２を用いてブリッジ回路を形成している。すなわち、一方の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の一方の端子層９ａと一方の固定抵抗１１の一方の端子１１ａを接続し、その接続点Ａ１に電源の一方の端子（Ｖｄｄ）を接続している。他方の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２の他方の端子層９ｂと他方の固定抵抗１２の他方の端子１２ｂを接続し、その接続点Ａ２に電源の他方の端子を接続している。なお、２個の固定抵抗１１、１２を２個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２に置換えてもよい。

一方の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の他方の端子層９ｂと他方の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２の一方の端子層９ａを接続し、その接続点Ｂ１を固定抵抗Ｒ１を介してコンパレータ１３の一方の入力端子に接続している。一方の固定抵抗１１の他方の端子１１ｂと他方の固定抵抗１２の一方の端子１２ａを接続し、その接続点Ｂ２を固定抵抗Ｒ２を介してコンパレータ１３の他方の入力端子に接続している。

コンパレータ１３の出力端子と一方の入力端子の間にフィードバック用の固定抵抗Ｒ３が接続されている。コンパレータ１３の他方の入力端子には電源の一方の端子（Ｖｄｄ）が可変抵抗Ｒ４、固定抵抗Ｒ５を介して接続されている。

コンパレータ１３の出力端子がコンパレータ１４の一方の入力端子に接続されている。コンパレータ１４の他方の入力端子には分圧抵抗Ｒ６、固定抵抗Ｒ７を介して電源の一方の端子（Ｖφｃ）が接続され、コンパレータ１４の他方の入力端子の電圧が基準電圧（Ｒｅｆ）に設定されている。実施形態では、この基準電圧を２．５Ｖに設定している。コンパレータ１４の出力端子と他方の入力端子の間にフィードバック用の固定抵抗Ｒ８が接続されている。

磁界遮蔽部材１０が磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２（５）と第１の磁石７との間に進入した場合（図２）をスイッチがオン（ＯＮ）、磁界遮蔽部材１０が磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２（５）と第１の磁石７との間から退出した場合（図１）をスイッチがオフ（ＯＦＦ）として、磁気スイッチの動作を説明する。この場合、２個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２のそれぞれの固定層５ｂの磁化方向と自由層５ｄの磁化方向は図６（Ａ）に示す関係にあるものとする。

スイッチオフの場合、図１に示すように磁界遮蔽部材１０が磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２と第１の磁石７との間から退出するため、第１の磁石７からの磁界が２個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２にそれぞれ作用する。この場合、第１の磁石７の磁界の大きさが第２の磁石６の磁界の大きさより大きいため、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１及びＧＭＲ２の自由層の磁化方向が第１の磁石７の磁力線７ａの向きと同一となる。したがって、一方の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１は、自由層の磁化方向が固定層の磁化方向と同一向きとなり、他方の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２は、自由層の磁化方向が固定層の磁化方向と１８０°をなす反対向きとなり、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の抵抗値Ｒ_GMR1より磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２の抵抗値Ｒ_GMR2が大きくなり（Ｒ_GMR1＜Ｒ_GMR2）、２個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１とＧＭＲ２の接続点Ｂ１の電圧は図８（Ａ）に示すように２．５Ｖより大きくなる。

スイッチオンの場合、図２に示すように磁界遮蔽部材１０が磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２と第１の磁石７との間に進入するため、第１の磁石７から２個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２への磁界が遮断され、第２の磁石６のみの磁界が２個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２に作用する。この場合、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２の自由層の磁化方向は、第２の磁石６の磁力線６ａの向きと同一方向となる。したがって、一方の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１は、自由層の磁化方向と固定層の磁化方向とが１８０°をなす反対方向となり、他方の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２は、自由層の磁化方向と固定層の磁化方向とが同一方向となり、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２の抵抗値Ｒ_GMR2より磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の抵抗値Ｒ_GMR1が大きくなり（Ｒ_GMR2＜Ｒ_GMR1）、２個の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１とＧＭＲ２の接続点Ｂ１の電圧は図８（Ａ）に示すように２．５Ｖより小さくなる。

これらの接続点Ｂ１の電圧は図８（Ｂ）に示すように、コンパレータ１３の出力側に増幅される。さらにコンパレータ１４の基準電圧と比較処理される。そして、図８（Ｃ）に示すようにコンパレータ１４の出力側には、スイッチオフの場合に５Ｖの出力信号が出力され、スイッチオンの場合に０Ｖの出力信号が出力される。これは、磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２の抵抗値の変化が電圧値の変化として出力される。

この実施形態に係る磁気スイッチによれば、スイッチの切替動作に対応して、磁界の向きが反対でかつ大きさが異なる第１の磁石７と第２の磁石６の磁界を外部磁界として磁気抵抗効果素子５に選択的に作用し、該磁気抵抗効果素子５からスイッチ動作の切替信号を出力し、その出力信号に基いてスイッチの切替を行なうものであり、磁界遮蔽部材１０の移動により磁気抵抗効果素子５に対する磁界の向き（磁気抵抗効果素子の磁化方向）を１８０°をなす反対方向に変化させることができる。したがって、磁界の強さが徐々に変化する構成であっても、磁気抵抗効果素子の抵抗値を急激に変化させることができ、その急激な抵抗値の変化に基いてスイッチ動作を迅速に行なうことができる。

また図７に示すように少なくとも２個の磁気抵抗効果素子を直列接続してブリッジ回路に組み込んだため、外部の雑音磁界或いは周辺の環境磁界等によるノイズを除去して、精度よく、かつ確実にスイッチ動作の切替を行なうことができる。

図７では、少なくとも２個の磁気抵抗効果素子を直列接続して、これらをブリッジ回路に組み付けたが、これに限定されるものではない。図９に示すように、直列接続した磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２を分圧回路に組み込むようにしてもよい。

直列接続した磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１、ＧＭＲ２を分圧回路に組み込むには、一方の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の一方の端子層９ａに電源の一方の端子（Ｖｄｄ）を接続し、他方の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２の他方の端子層９ｂに電源の他方の端子を接続する。一方の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ１の他方の端子層９ｂと他方の磁気抵抗効果素子ＧＭＲ２の一方の端子層９ａを接続し、その接続点Ｂ１を固定抵抗Ｒ１を介してコンパレータ１３の一方の入力端子に接続する。その他のコンパレータ１３、１４の構成については図７に示すものと同様である。

この実施形態に係る磁気スイッチによれば、直列接続した磁気抵抗効果素子が分圧回路を形成するため、磁気抵抗効果素子の抵抗値の変化を電圧値の変化としてピックアップする回路の構成を簡素化することができる。

この分圧回路とブリッジ回路とはスイッチ動作する対象により使い分ければよい。

以上の説明では、磁気スイッチとして構成したが、これに限定されるものではなく、磁界遮蔽作用を有する被検知部材を検知する、外部磁界によって磁化方向が変化する自由層を有する磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサとしても構成することができる。

この磁気センサは、磁気スイッチの磁界遮蔽部材１０を、磁界遮蔽作用を有する被検知部材として用い、この被検知部材（１０）を検知するようにした構成が磁気スイッチと相違している。その他の構成は磁気スイッチと同様である。

上記被検知部材（１０）は、第１、第２の磁石７、６に対する相対位置が変化するように移動する。この被検知部材（１０）の第１、第２の磁石７、６に対する相対位置の変化によって、第１、第２の磁石７、６の磁界（外部磁界）の双方を磁気抵抗効果素子５に作用させる第１の状態と、第１、第２の磁石７、６の磁界（外部磁界）の一方を磁気抵抗効果素子５に作用させる第２の状態とを生じさせて被検知部材（１０）を検知する。

前記第1の状態は、磁界遮蔽部材１０が第１の磁石７と磁気抵抗効果素子５との間から退出した状態に設定する。一方、第２の状態は、磁界遮蔽部材１０が第１の磁石７と磁気抵抗効果素子５との間に進入した状態に設定する。そして、第２の状態での被検知部材（１０）は、第２の磁石６よりも磁力が大きい第１の磁石７の磁界を遮蔽し、第２の磁石６の磁界のみが外部磁界として磁気抵抗効果素子５に作用する。

この磁気センサによれば、被検知部材（１０）の移動に対応して、磁界の向きが反対でかつ大きさが異なる第１の磁石７と第２の磁石６の磁界を外部磁界として磁気抵抗効果素子５に選択的に作用し、該磁気抵抗効果素子５から被検知部材（１０）の検知信号を出力し、その出力信号に基いて被検知部材（１０）を検知するものであり、被検知部材（１０）の移動により磁気抵抗効果素子５に対する磁界の向き（磁気抵抗効果素子の磁化方向）を１８０°をなす反対方向に変化させることができる。したがって、磁界の強さが徐々に変化する構成であっても、磁気抵抗効果素子の抵抗値を急激に変化させることができ、その急激な抵抗値の変化に基いて被検知部材（１０）を迅速に検知することができる。

以上説明したように本発明によれば、磁界の向きが反対でかつ大きさが異なる第１の磁石と第２の磁石の磁界を外部磁界として磁気抵抗効果素子に選択的に作用し、該磁気抵抗効果素子の急激な抵抗値の変化に対応する出力信号を出力し、その出力信号に基いて、スイッチ動作、被検知部材の検知を迅速に行なうことができる。

本発明の実施形態に係る磁気スイッチを示す正面図であって、磁界遮蔽部材を磁気抵抗効果素子と第１の永久磁石との間から退出させた状態を示す図である。本発明の実施形態に係る磁気スイッチを示す正面図であって、磁界遮蔽部材を磁気抵抗効果素子と第１の永久磁石との間に進入させた状態を示す図である。本発明の実施形態に係る磁気スイッチを示す図であって、磁界遮蔽部材を磁気抵抗効果素子と第１の永久磁石との間に出入する状態を示す側面図である。本発明の実施形態に係る磁気スイッチを示す図であって、磁界遮蔽部材を磁気抵抗効果素子と第１の永久磁石との間に出入する状態を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る磁気スイッチに用いた磁気抵抗効果素子の一例を示す断面図である。（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る磁気スイッチに用いた磁気抵抗効果素子の磁化方向を示す図である。本発明の実施形態に係る磁気スイッチに用いた磁気抵抗効果素子をブリッジ回路に組み込んだ回路図である。ブリッジ回路の各部での出力信号の波形を示す図である。本発明の実施形態に係る磁気スイッチに用いた磁気抵抗効果素子を分圧回路に組み込んだ回路図である。

符号の説明

１ホルダー
２ベース
３アーム
４アーム
５磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ１ＧＭＲ２）
６第２の永久磁石
７第１の永久磁石
８基板
９端子層
１０磁界遮蔽部材（被検知部材）
１１固定抵抗
１２固定抵抗
１３コンパレータ
１４コンパレータ

Claims

磁化方向が固定された固定層及び外部磁界によって磁化方向が変化する自由層を有する磁気抵抗効果素子と、前記外部磁界として作用する磁界の向きが反対でかつ大きさが異なる第１の磁石及び第２の磁石とを用いて、この第１、第２の磁石に対する相対位置が、該第１、第２の磁石の磁界の双方を前記磁気抵抗効果素子に作用させる第１の位置と、第１、第２の磁石の磁界のうち小さい一方を前記磁気抵抗効果素子に作用させる第２の位置とに変化する被検知部材を検知する磁気センサであって、
前記第１の磁石の磁界の大きさは、前記第２の磁石の磁界の大きさより大きいこと、
前記被検知部材が前記第１の位置にあるときは、前記自由層の磁化方向が該第１の磁石の磁界の向きによって決まり、前記被検知部材が第２の位置にあるときは、前記自由層の磁化方向が前記第２の磁石の磁界の向きによって決まること、
前記磁気抵抗効果素子は、直列接続された一対で設けられていること、及び、
この一対の磁気抵抗効果素子において、一方の固定層の磁化方向と他方の固定層の磁化方向は１８０°をなす反対向きに固定され、一方の自由層の磁化方向は、他方の自由層の磁化方向と同一方向であって、該一方の固定層の磁化方向と１８０°をなす反対方向に揃えられ、他方の自由層の磁化方向は、一方の自由層の磁化方向及び該他方の固定層の磁化方向と同一方向に揃えられていること、
を特徴とする磁気センサ。