JP5956900B2 - 磁気エンコーダ - Google Patents

磁気エンコーダ Download PDF

Info

Publication number
JP5956900B2
JP5956900B2 JP2012229844A JP2012229844A JP5956900B2 JP 5956900 B2 JP5956900 B2 JP 5956900B2 JP 2012229844 A JP2012229844 A JP 2012229844A JP 2012229844 A JP2012229844 A JP 2012229844A JP 5956900 B2 JP5956900 B2 JP 5956900B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
signal
output
phase
resolution signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012229844A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2014081298A (ja
Inventor
孝志 小野寺
孝志 小野寺
徳男 中村
徳男 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alps Electric Co Ltd filed Critical Alps Electric Co Ltd
Priority to JP2012229844A priority Critical patent/JP5956900B2/ja
Priority to EP13187511.4A priority patent/EP2722649B1/en
Publication of JP2014081298A publication Critical patent/JP2014081298A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5956900B2 publication Critical patent/JP5956900B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/245Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
    • G01D5/2451Incremental encoders
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24404Interpolation using high frequency signals

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

本発明は、磁石(磁界発生部材)と磁気センサとを備える磁気エンコーダに関する。
下記特許文献には、磁石と磁気センサとを有する磁気エンコーダに関する発明が開示されている。
磁石の回転に伴って磁気センサから3相モーターのU、V、W信号等の位相信号を得ることができる。この位相信号により、ブラシレスモータにおける電流制御を行うなどが可能となる。
しかしながら、きめ細かい制御を行うために位相信号とは別にさらに細かく分割した高分解能信号が必要とされた。
従来では、例えば、磁気エンコーダとは別に光学エンコーダを用いた構成により、高分解能信号を得ていたが、部品点数が多くなり装置の大型化や生産コストがアップする問題があった。
WO2009/051069号 特開2004−309366号公報 WO2011/111494号 特開2007−199007号公報
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、位相信号と高分解能信号とを一つの磁界発生部材により得ることができる磁気エンコーダを提供することを目的とする。
本発明における磁気エンコーダは、
移動方向に異なる磁極が交互に着磁された磁界発生部材と、前記磁界発生部材に対して非接触にて配置されるとともに前記移動方向と平行な方向に間隔を空けて配置された複数の磁気センサと、各磁気センサに設けられ、前記磁界発生部材からの外部磁界により電気特性が変化する磁気検出素子を備えて構成された複数のチャンネルと、を有し、
一つの前記磁界発生部材にて、各磁気センサから位相がずれた位相信号が生成可能で、かつ各チャンネルからの出力に基づいて前記位相信号の波長内にて複数のパルスを有する高分解能信号が生成可能であることを特徴とするものである。
本発明では、前記高分解能信号は、各位相信号の立ち上がり及び立ち下がりのタイミングを合わせた合同タイミングよりも短い間隔の前記パルスを有することが好ましい。
また本発明では、前記各磁気センサにはいずれかの前記チャンネルからの出力を前記位相信号として取り出す第1出力部と、各チャンネルからの出力がロジック回路により信号処理された前記高分解能信号よりもパルス間隔が大きい中分解能信号を取り出す第2出力部と、を有し、各第2出力部からの前記中分解能信号はオープンコレクタ出力ないしはオープンドレイン出力されて前記高分解能信号が生成されることが好ましい。
このように本発明では一つの磁界発生部材により、位相信号と高分解能信号の双方を得ることができる。したがって磁気エンコーダの小型化を促進でき、また生産コストを抑えることができる。特に本発明では、各チャンネルからの出力をロジック回路で処理してまずは中分解能信号を得て、各第2出力部からの中分解能信号をオープンコレクタ出力して高分解能信号を得ている。これにより高分解能信号を高精度に得ることができる。
本発明によれば、一つの磁界発生部材により、位相信号と高分解能信号の双方を得ることができる。したがって磁気エンコーダの小型化を促進でき、また生産コストを抑えることができる。
本実施形態の磁気エンコーダの平面図、 本実施形態の磁気エンコーダを構成する各磁気センサの平面図、 本実施形態の磁気センサを構成する各磁気検出チップの回路図、 (a)は、各磁気センサの配線図であり、(b)は、高分解能信号用の回路図、 本実施形態における位相信号、中分解能信号及び高分解能信号の波形図、 各磁気検出チップを構成する磁気検出素子の平面図、 図6に示すA−A線に沿って切断し矢印方向から見た磁気検出素子の部分拡大縦断面図、
図1は、本実施形態の磁気エンコーダの平面図であり、図2は、本実施形態の磁気エンコーダを構成する各磁気センサの平面図であり、図3は、本実施形態の磁気センサを構成する各磁気検出チップの回路図であり、図4(a)は、各磁気センサの配線図であり、図4(b)は、高分解能信号用の回路図であり、図5は、本実施形態における位相信号、中分解能信号及び高分解能信号の波形図であり、図6は、各磁気検出チップを構成する磁気検出素子の平面図であり、図7は、図6に示すA−A線に沿って切断し矢印方向から見た磁気検出素子の部分拡大縦断面図である。
図1に示す磁気エンコーダ10は、磁石11と、複数の磁気センサ12a〜12cを備える磁気検出装置13とを有して構成される。各磁気センサ12a〜12cは支持板14上に固定支持されている。支持板14は各磁気センサ12a〜12cに共通の基板であってもよいし、各磁気センサ12a〜12cを載置する支持板は別々にあり、集積回路については共通化した構成にすることもできる。
図1に示す形態では、磁石11が所定の厚みを有する円板状で形成されている。図1に示すように磁石11の中心O1は、回転中心であり、磁石11は、時計方向CW及び反時計方向CCWに回転可能に支持される。なお本明細書において、磁石11の移動方向とは、図1では磁石11の回転方向を指す。また図1において磁石11は、時計方向CW及び反時計方向CCWのどちらか一方にのみ回転可能に支持された構成であってもよい。
図1に示すように磁石11は、回転方向(移動方向)に(磁石11aの中心から放射状に)N極とS極とが交互に着磁されており、磁石11の外周面11aには12極が着磁されている。いわゆるラジアル着磁されている。なお磁極数を限定するものではない。また、着磁の極数が同じで着磁方向が回転中心線の上下方向に交互に着磁されるいわゆるアキシャル着磁でも良い。
図1に示すように、各磁気センサ12a〜12cは、磁石11の外周面11aとの間でギャップGを有しており、各磁気センサ12a〜12cと磁石11とは非接触となっている。さらに各磁気センサ12a〜12cは、磁石11の回転方向(時計方向CW及び反時計方向CCW)と平行な方向(相対回転方向B)に間隔を空けて配置されている。なお、第1磁気センサ12aと第2磁気センサ12bとの間の間隔、及び、第2磁気センサ12bと第3磁気センサ12cとの間の間隔は夫々、同じであるが、磁石11の磁極との相対的位相位置は異なっている。どの程度ずれているのかについては後で詳述する。
図2は、各磁気センサ12a〜12cの平面図を示している。図2に示すように基板15上に複数の磁気検出チップ16,17が搭載されている。図2に示す実施形態では、2つの磁気検出チップ16,17が設けられている。磁気検出チップ16と磁気検出チップ17との間には間隔T1が設けられている。図2に示す磁気センサ12a〜12cの中心O2を相対回転方向B上とし、間隔T1の方向を相対回転方向Bの接線方向とする。図2に示すように、各磁気検出チップ16,17との間に間隔T1を設けることで、各磁気検出チップ16,17に同じものを使用しても、各磁気検出チップ16,17からの出力に位相差を生じさせることができる。
図3に示すように各磁気検出チップ16,17内には、例えば複数の磁気検出素子18a〜18d,19a〜19dが組み込まれている。
図3に示すように、磁気検出素子18a〜18dの感度軸方向P1,P2と、磁気検出素子の感度軸方向P3,P4とは90°異なっている。また、磁気検出素子18a,18bの感度軸方向P1と磁気検出素子18c,18dの感度軸方向P2とは180°異なっており、磁気検出素子19a,19bの感度軸方向P3と磁気検出素子19c,19dの感度軸方向P4とは180°異なっている。「感度軸方向」とは、その方向に磁石11からの外部磁界が及んだ際、電気特性が最大あるいは最小となる方向を指す。
図3に示すように各磁気検出素子18a〜18dにより2つの信号取出部20a,20bを有する第1チャンネル(ブリッジ回路)20が構成される。また各磁気検出素子19a〜19dにより2つの信号取出部21a,21bを有する第2チャンネル(ブリッジ回路)21が構成される。
図2に示すように各磁気センサ12a〜12cには、電源部22,接地部(グランド)23及び出力部24〜26が設けられている。電源部22及び接地部23は、各磁気検出チップ16,17内のチャンネル20,21と電気的に接続されている。
出力部24は、位相信号用の第1出力部24であり、一方のチャンネル20と電気的に接続されている。また、他の出力部25,26は、高分解能信号用の第2出力部25,26であり、例えば、第2出力部25は、図2に示す磁気検出チップ17内に設けられた第1チャンネル20の信号取出部20aと第2チャンネル21の信号取出部21a(図3参照)とに電気的に接続されている。また、第2出力部26は、図2に示す磁気検出チップ16内に設けられた第1チャネル20の信号取出部20aと第2チャネル21の信号取出部21a(図3参照)とに電気的に接続されている。
各磁気検出チップ16,17には2つのチャンネル20,21が設けられているので、各磁気センサ12a〜12cには4つのチャンネルが設けられている。
図6は、磁気検出素子18c,18d及び磁気検出素子19c,19dの部分拡大平面図を示す。図6に示すX1−X方向とY1−Y2方向とは平面内にて直交する2方向を指す。
図6に示すように磁気検出素子18c,18dは、Y1−Y2方向に延出しX1−X2方向に間隔を空けて配列された複数本の延出部30がミアンダ状となるようにY側端部間で接続されて一体化したミアンダ状素子である。
また図6に示すように磁気検出素子19c,19dは、X1−X2方向に延出しY1−Y2方向に間隔を空けて配列された複数本の延出部31がミアンダ状となるようにX側端部間で接続されて一体化したミアンダ状素子である。
磁気検出素子18c,18dは、磁気検出素子19c,19dを平面内にて90°回転させた形状に同一である。よって、各磁気検出素子を構成する各延出部30,31の幅寸法は同寸法であり、また各延出部間の間隔も同寸法である。
なお残りの磁気検出素子18a,18bについては、磁気検出素子18c,18dと感度軸方向が異なるだけで磁気検出素子18c,18dと同じミアンダ状素子で形成される。また、残りの磁気検出素子19a,19bについては、磁気検出素子19c,19dと感度軸方向が異なるだけで磁気検出素子19c,19dと同じミアンダ状素子で形成される。
図7は、磁気検出素子19c,19dを図6に示すA−A線に沿って切断し矢印方向から見た部分拡大縦断面図である。
磁気検出素子19c,19dは、基板15表面にて、下から、シード層2、固定磁性層3、非磁性材料層4、フリー磁性層5及び保護層6の順に積層されて成膜されたセルフピン止め型のGMR素子である。磁気検出素子を構成する各層は、例えばスパッタにて成膜される。
シード層2は、NiFeCrあるいはCr等で形成される。シード層2と、基板1との間に、Ta,Hf,Nb,Zr,Ti,Mo,W等からなる下地層が形成されていてもよい。
固定磁性層3は、第1磁性層3aと第2磁性層3cと、第1磁性層3a及び第2磁性層3c間に介在する非磁性中間層3bとの、人工反強磁性(AAF(Artificial-AntiFerro magnetic))構造からなる。
図7に示すように矢印方向は、第1磁性層3a及び第2磁性層3cの固定磁化方向を示す。図7に示すように、第1磁性層3aの固定磁化方向と、第2磁性層3cの固定磁化方向は反平行となっている。各磁性層3a,3cはCoFe合金などの軟磁性材料で形成されている。また非磁性中間層3bはRuやRh等である。非磁性材料層4はCuなどの非磁性材料で形成される。フリー磁性層5は、NiFe合金などの軟磁性材料で形成されている。この実施形態では、フリー磁性層5は、CoFe合金層5aとNiFe合金層5bとの積層構造で形成されるが、フリー磁性層5の構造は限定されるものでない。保護層6はTaなどである。
本実施形態では固定磁性層3をAAF構造として、第1磁性層3aと第2磁性層3cとが反平行に磁化固定されたセルフピン止め型である。すなわち図7に示すセルフピン止め型では、反強磁性層を用いず、よって磁場中熱処理を施すことなく単に磁場中成膜することで(アニールなし;常温)、固定磁性層3を構成する各磁性層3a,3cを磁化固定している。なお、各磁性層3a,3cの磁化固定力は、外部磁界が作用したときでも磁化揺らぎが生じない程度の大きさであれば足りる。
ただし図7の磁気検出素子の積層構造は一例である。下からフリー磁性層5、非磁性材料層4、固定磁性層3、及び保護層6の順に積層された積層構造とされてもよい。また固定磁性層3は、第1の磁性層3aと第2磁性層3cとの磁化量の大きさが同じで磁化方向が反平行である構成にできる。
磁気検出素子を構成する第2磁性層3cの固定磁化方向(感度軸方向)が固定磁性層3の固定磁化方向である。よって磁気検出素子19c,19dの感度軸方向P4は、Y2方向となっている(図6参照)。
図7に示すように、各延出部20間は、絶縁層7により埋められている。
図7では、磁気検出素子19c,19dを用いて説明したが、他の磁気検出素子においても同じ層構造である。このとき固定磁性層3を構成する第2磁性層3cの固定磁化方向を制御して各感度軸方向P1〜P3を決定できる。
上記したように、セルフピン止め型のGMR素子で各磁気検出素子18a〜18d,19a〜19dを形成することで磁場中熱処理が必要でなく、したがって感度軸方向P1〜P4が異なる各磁気検出素子18a〜18d,19a〜19dを同じ基板15上に成膜することができる。
ただし感度軸方向が異なる磁気検出素子については別々の基板への成膜となるが、反強磁性層を用いたGMR素子で各磁気検出素子18a〜18d,19a〜19dを形成することも可能である。
図1に示す第1磁気センサ12aと第2磁気センサ12bとの間、及び第2磁気センサ12bと第3磁気センサ12cとの間にはちょうど80°の間隔があいている。磁極周期λ(N極とS極との一組分の幅(磁石11の移動方向への長さ寸法))は60°であるから、第1磁気センサ12aがちょうどN極とS極との境界位置(位相差ゼロ位置)Bにあるとき、第2磁気センサ12bは、位相差ゼロ位置Cから20°だけ時計方向CWにずれており、第3磁気センサ12cは、位相差ゼロ位置Dから40°だけ時計方向CWにずれている。なお図1に示すように磁石11が回転する構成では、磁極周期λは、各磁気センサ12a〜12cが配置された位置の中心を辿る各磁気センサ12a〜12cの相対回転方向B上での円弧長さにて規定される。
このように各磁気センサ12a〜12cは、位相をずらして配置されている。第1磁気センサ12aが位相差α=0の位置にあるとすると、第2磁気センサ12bは(1/3)λの位相差α分ずれて配置されており、また、第3磁気センサ12cは、(2/3)λの位相差α分ずれて配置されている。
ここで、第1磁気センサ12aは位相差α=0の位置にあるとき、残りの第2磁気センサ12b、及び第3磁気センサ12cは、(M/N)・λ(Mは、1,・・・,N−1の変数であり、Nは前記磁気センサの個数であり、λは磁極周期である)の位相差α分ずらした位置に夫々、配置される。
図4(a)に示すように第1の磁気センサ12aの第1出力部24からU相信号(位相信号)aを得ることができ、また第2磁気センサ12bの第1出力部24からV相信号(位相信号)bを得ることができ、また第3磁気センサ12cの第1出力部24からW相信号(位相信号)cを得ることができる。
また図4(a)に示すように、各磁気センサ12a〜12cに設けられた高分解能信号用の第2出力部25,26が夫々、各磁気センサ12a〜12eごとに結線されて高分解能信号dを出力するための外部出力端子42が構成されている。
図4(b)に示すように、各磁気センサ12a〜12cの各磁気検出チップ16,17内にて信号取出部20a,21aがOR回路(ロジック回路)40にて接続されて第2出力部25,26を構成し、各第2出力部25,26が並列に接続されたワイヤードOR41によりオープンコレクタあるいはオープンドレインが構成されている。
図4に示した回路構成により、図5に示す位相信号a,b,c及び高分解能信号dを得ることができる。
図5(a)では、磁石11を直線状にして一つの磁極周期λを示した。図5(b)は、外部出力端子42から得られた高分解能信号dの波形である。図5(c)は、U相信号aの波形、図5(d)はV相信号bの波形、図5(e)はW相信号cの波形を夫々、示す。
図5(c),図5(d)及び図5(e)に示すようにU相信号a、V相信号b及びW相信号cは夫々、位相がずれている。これは図1に示すように各磁気センサ12a〜12cが磁石11に対して位相をずらして配置しているためである。
図5に示すように第1磁気センサ12aからは、U相信号a(図5(c))と、第2出力部25,26の夫々から中分解能信号d1,d2(図5(f)(g))を得ることができる。ここで「中分解能信号」とは、オープンコレクタ出力あるいはオープンドレイン出力して高分解能信号dを得る前の、各第2出力部25,26から得られた信号を指し、したがって磁極周期λ内に占めるパルス数は中分解能信号d1,d2のほうが高分解能信号dよりも少なくなっている。すなわちパルス間隔は、中分解能信号d1,2のほうが高分解能信号dよりも広くなっている。
図4(b)にて説明したように、第2出力部25,26から得られる信号(中分解能信号)はOR回路(ロジック回路)により信号処理がされ、信号取出部20a,21aからの出力の立ち上がりと立ち下がりの双方でパルスが生成される。また、第2出力部25から得られる中分解能信号d1と、第2出力部26から得られる中分解能信号d2とでは、図1に示すように各磁気検出チップ16,17間に間隔T1が設けられているために、位相差が生じている。間隔T1を調整することで、中分解能信号d1と中分解能信号d2とで生じるパルスを等間隔にてずらすことができる。この実施形態では、間隔T1を(1/8)λとした。
図5に示すように第2磁気センサ12bからは、V相信号a(図5(d))と、第2出力部25,26の夫々から中分解能信号d3,d4(図5(h)(i))を得ることができる。
また、図5に示すように第3磁気センサ12cからは、W相信号a(図5(e))と、第2出力部25,26の夫々から中分解能信号d5,d6(図5(j)(k))を得ることができる。
そして、図4(b)で示したように、各磁気センサ12a〜12cの各第2出力部25,26から得られた中分解能信号d1〜d6をオープンコレクタ出力あるいはオープンドレイン出力することで高分解能信号dを得ることができる。このように磁極周期λ内に多数のパルスを有する高分解能信号dを得ることができる。図5に示すように、高分解能信号dには、U相信号a、V相信号b及びW相信号cの各立ち上がりと各立ち下がりのタイミングを合わせた合同タイミングa1,a2,b1,b2,c1,c2よりも短い間隔でパルスが生成されている。
図5に示すように高分解能信号dは、磁極周期λに24のパルスが生成されており、したがって磁石11が一周する間に144のパルスが生成される。したがって2.5°の回転角度ごとに1パルスが出力される。なおこの実施形態では、例えば1パルスは64μsecの固定長パルスとして生成されている。
このように各位相信号a〜cと高分解能信号dの双方を得ることにより、例えばブラシレスモータによる回転制御(電流制御)を高精度に行うことができる。
本実施形態によれば、1つの磁石11により、各位相信号a〜cと高分解能信号dの双方を得ることができる。すなわち本実施形態では、高分解能信号dを得るために例えば光学系エンコーダを用意したり、あるいは高分解能信号dを得るために別に磁石や磁気センサを用意することが必要でない。このため部品点数を少なくでき、磁気エンコーダ10の小型化とともに生産コストを抑えることが可能になる。
図1では磁気センサ12a〜12cの数は3個であるが、2個でもよいし、4個以上としてもよい。また図1に示す実施形態では、各磁気センサ12a〜12cに設けられたチャンネル数は4であるが、2以上のチャンネル数があれば特に数を限定するものではない。磁気センサ及びチャンネル数を増やすことで、位相信号の数を多くでき且つ高分解能信号のパルス数を増やすことができる。
本実施形態に使用される磁気検出素子は、ホール素子等であってもよいが、磁気センサに対して水平面方向からの外部磁界を検知可能な磁気抵抗効果素子(GMR素子やTMR素子)であることが好適である。ここで水平面方向とは、図7に示す積層された各層の境界面と平行な面方向を指す。また磁気抵抗効果素子は、図7で説明したセルフピン止め型であることが好適である。これにより複数の磁気抵抗効果素子を同じ基板15上に形成することができる。
また上記した形態では磁石11が回転型であるが、例えば磁石11が棒状で直線移動する形態のエンコーダとしてもよい。また、磁石が固定側で、磁気検出装置が移動する形態にしてもよい。また磁石はラジアルタイプでもアキシャルタイプでもどちらでもよい。
また、同じ出力回路には、感度軸方向が180°異なる磁気検出素子を組み合わせた構成でなくてもよく、感度軸方向が一方向の磁気検出素子と固定抵抗素子との組み合わせとすることもできる。
P1〜P4 感度軸方向
3 固定磁性層
4 非磁性材料層
5 フリー磁性層
10 磁気エンコーダ
11 磁石
12a〜12c 磁気センサ
13 磁気検出装置
15 基板
16、17 磁気検出チップ
18a〜18d、19a〜19d 磁気検出素子
20、21 チャンネル
24 第1出力部
25,26 第2出力部
30、31 延出部
40 OR回路(ロジック回路)
41 ワイヤードOR

Claims (3)

  1. 移動方向に異なる磁極が交互に着磁された磁界発生部材と、前記磁界発生部材に対して非接触にて配置されるとともに前記移動方向と平行な方向に間隔を空けて配置された複数の磁気センサと、各磁気センサに設けられ、前記磁界発生部材からの外部磁界により電気特性が変化する磁気検出素子を備えて構成された複数のチャンネルと、を有し、
    一つの前記磁界発生部材にて、各磁気センサから位相がずれた位相信号が生成可能で、かつ各チャンネルからの出力に基づいて前記位相信号の波長内にて複数のパルスを有する高分解能信号が生成可能であることを特徴とする磁気エンコーダ。
  2. 前記高分解能信号は、各位相信号の立ち上がり及び立ち下がりのタイミングを合わせた合同タイミングよりも短い間隔の前記パルスを有する請求項1記載の磁気エンコーダ。
  3. 前記各磁気センサにはいずれかの前記チャンネルからの出力を前記位相信号として取り出す第1出力部と、各チャンネルからの出力がロジック回路により信号処理された前記高分解能信号よりもパルス間隔が大きい中分解能信号を取り出す第2出力部と、を有し、各第2出力部からの前記中分解能信号はオープンコレクタ出力あるいはオープンドレイン出力されて前記高分解能信号が生成される請求項1記載の磁気エンコーダ。
JP2012229844A 2012-10-17 2012-10-17 磁気エンコーダ Active JP5956900B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012229844A JP5956900B2 (ja) 2012-10-17 2012-10-17 磁気エンコーダ
EP13187511.4A EP2722649B1 (en) 2012-10-17 2013-10-07 Magnetic encoder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012229844A JP5956900B2 (ja) 2012-10-17 2012-10-17 磁気エンコーダ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014081298A JP2014081298A (ja) 2014-05-08
JP5956900B2 true JP5956900B2 (ja) 2016-07-27

Family

ID=49303835

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012229844A Active JP5956900B2 (ja) 2012-10-17 2012-10-17 磁気エンコーダ

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2722649B1 (ja)
JP (1) JP5956900B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6482023B2 (ja) * 2015-05-22 2019-03-13 アルプスアルパイン株式会社 磁気センサ

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63261420A (ja) * 1987-04-17 1988-10-28 Mitsubishi Electric Corp デイジタル・コンパレ−タ
JPS6444816A (en) * 1987-08-14 1989-02-17 Takaoka Electric Mfg Co Ltd Magnetic rotary encoder
JPH02264818A (ja) * 1989-04-05 1990-10-29 Seiko Epson Corp 磁気エンコーダー
JPH10132605A (ja) * 1996-10-28 1998-05-22 Sony Precision Technol Inc 位置検出装置
JP2004309366A (ja) * 2003-04-09 2004-11-04 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd 位置検出装置
JP2007199007A (ja) * 2006-01-30 2007-08-09 Alps Electric Co Ltd 磁気エンコーダ
WO2009051069A1 (ja) * 2007-10-15 2009-04-23 Alps Electric Co., Ltd. Gmrセンサ
JPWO2011111494A1 (ja) * 2010-03-12 2013-06-27 アルプス電気株式会社 磁気センサ及び磁気エンコーダ

Also Published As

Publication number Publication date
EP2722649B1 (en) 2018-12-05
EP2722649A2 (en) 2014-04-23
EP2722649A3 (en) 2017-11-01
JP2014081298A (ja) 2014-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5409088B2 (ja) 歯車回転速度の測定方法および歯車回転速度検出器
TWI579533B (zh) Absolute encoder devices and motors
EP2546611A1 (en) Magnetic sensor and magnetic encoder
JP4870227B2 (ja) 磁気センサ及び磁気エンコーダ
JP5854920B2 (ja) 磁気センサ
JP2017138143A (ja) 変位検出装置および角速度検出装置
US9464919B2 (en) Magnetic position detecting apparatus
US11047709B2 (en) Magnetic field sensor and magnetic field sensing method
JP2008101954A (ja) 磁気センサ素子
JP5201493B2 (ja) 位置検出装置及び直線駆動装置
JP2010286238A (ja) 磁気検出装置
JP6390608B2 (ja) 移動検出装置
EP2743648B1 (en) Encoder
JPWO2008081797A1 (ja) 磁気検出装置
JP5956900B2 (ja) 磁気エンコーダ
JP4900838B2 (ja) 位置検出装置及び直線駆動装置
JP2013234939A (ja) 磁気検出装置及び磁気エンコーダ
JP2014202704A (ja) 磁界検出装置
JP6080555B2 (ja) 回転検出装置及びその製造方法
JP2015133377A (ja) 磁気検出素子および回転検出装置
JP5170614B2 (ja) 磁気センサ及び回転角度検出装置
JP5333957B2 (ja) 磁気センサ及び回転角度検出装置
JP2008014954A (ja) 磁気センサ
JP2009281938A (ja) 磁気センサ及び磁気エンコーダ
JP5630247B2 (ja) 回転角センサ

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150205

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20151120

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151201

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160128

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160607

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160617

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5956900

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350