JPH03191816A - 磁気エンコーダ - Google Patents
磁気エンコーダInfo
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- JPH03191816A JPH03191816A JP33304189A JP33304189A JPH03191816A JP H03191816 A JPH03191816 A JP H03191816A JP 33304189 A JP33304189 A JP 33304189A JP 33304189 A JP33304189 A JP 33304189A JP H03191816 A JPH03191816 A JP H03191816A
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Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の産業上の利用分野]
この発明は、自動機器などに使用されている磁気エンコ
ーダに関し、特に、限られた多極着磁極数を持つ磁気エ
ンコーダ磁極を使用して尚且つより多くの磁気エンコー
ダ信号を取り出すことを可能にし、しかも精度が良好で
且つバッテリー動作時に用いて好適な磁気エンコーダに
関し、ロータリタイプ、リニアタイプの何れの磁気エン
コーダにも用いることのできるものであるが、特に径の
比較的大きなロータリ形磁気エンコーダあるいはリニア
磁気エンコーダに適するものである。
ーダに関し、特に、限られた多極着磁極数を持つ磁気エ
ンコーダ磁極を使用して尚且つより多くの磁気エンコー
ダ信号を取り出すことを可能にし、しかも精度が良好で
且つバッテリー動作時に用いて好適な磁気エンコーダに
関し、ロータリタイプ、リニアタイプの何れの磁気エン
コーダにも用いることのできるものであるが、特に径の
比較的大きなロータリ形磁気エンコーダあるいはリニア
磁気エンコーダに適するものである。
[従来技術とその問題点]
各種自動機器において位置決めを行う際、モータ等の回
転角などの移動量を計測し、これを電気信号に変換する
手段が必要とされる。この目的で、エンコーダと呼ばれ
る装置が多用されている。
転角などの移動量を計測し、これを電気信号に変換する
手段が必要とされる。この目的で、エンコーダと呼ばれ
る装置が多用されている。
たとえば、ロータリ形のエンコーダについて説明すると
ロータリエンコーダは2回転にともなって発生するパル
ス数を計測するインクリメンタル形のものと、ロータに
記録したコードを読み取るアブソリュート形のものがあ
る。また、検出方式には1光学式のものと磁気式のもの
があるが、最近では、安価で信頼性に優れたインクリメ
ンタル形磁気式エンコーダが多用されるようになってき
た。
ロータリエンコーダは2回転にともなって発生するパル
ス数を計測するインクリメンタル形のものと、ロータに
記録したコードを読み取るアブソリュート形のものがあ
る。また、検出方式には1光学式のものと磁気式のもの
があるが、最近では、安価で信頼性に優れたインクリメ
ンタル形磁気式エンコーダが多用されるようになってき
た。
第5図は、従来の一般的なロータリ磁気式エンコーダ1
の説明図で、外周にN極2N、S極2Sの磁極を交互等
間隔に微細ピッチで多極着磁した磁気エンコーダ磁極(
多極着磁体)2を有するマグネットロータ3と径方向の
空隙4を介して対向する位置に磁気抵抗(効果)素子(
MRセンサと言われている)5を対向配設して形成して
いる。
の説明図で、外周にN極2N、S極2Sの磁極を交互等
間隔に微細ピッチで多極着磁した磁気エンコーダ磁極(
多極着磁体)2を有するマグネットロータ3と径方向の
空隙4を介して対向する位置に磁気抵抗(効果)素子(
MRセンサと言われている)5を対向配設して形成して
いる。
なお、マグネットロータ3は、マグネットにて形成した
一体型のものであっても良く、適宜なロータドラムの外
周にマグネット層を塗布して形成したちの何れのもので
あっても良い。
一体型のものであっても良く、適宜なロータドラムの外
周にマグネット層を塗布して形成したちの何れのもので
あっても良い。
上記磁気エンコーダ磁極2のN極2N、S極2Sそれぞ
れの1磁極幅は、略λ(電気角で2πで表される幅に等
しい)幅で着磁されている。
れの1磁極幅は、略λ(電気角で2πで表される幅に等
しい)幅で着磁されている。
また磁気抵抗素子5は7例えば強磁性体磁気抵抗効果素
子を用いるとして、先ず磁気エンコーダ1の原理を説明
するために、磁気抵抗素子5を構成する強磁性体薄膜で
形成された磁気抵抗効果を有する導体(磁気抵抗体)6
について第6図を用いて説明する。
子を用いるとして、先ず磁気エンコーダ1の原理を説明
するために、磁気抵抗素子5を構成する強磁性体薄膜で
形成された磁気抵抗効果を有する導体(磁気抵抗体)6
について第6図を用いて説明する。
この導体6は、数千へ単位程度の厚みでNi−C0系の
金属薄M(強磁性金属薄膜)をガラス等の基板に真空蒸
着やエツチング等の手段で形成することで上記磁気抵抗
素子らを形成できる。
金属薄M(強磁性金属薄膜)をガラス等の基板に真空蒸
着やエツチング等の手段で形成することで上記磁気抵抗
素子らを形成できる。
導体6は1第6図に示すように、これに流れる電流Iと
磁束7どの方向が垂直となるように配設しておくと、磁
束7は、N極2NからS極2Sに向かう。
磁束7どの方向が垂直となるように配設しておくと、磁
束7は、N極2NからS極2Sに向かう。
この導体6は、第7図に示すように磁束7内において横
方向の磁束7Xによって、抵抗値の減少をきたす。尚、
7Yは、縦方向の磁束を示す。
方向の磁束7Xによって、抵抗値の減少をきたす。尚、
7Yは、縦方向の磁束を示す。
このときの導体6の抵抗の変化率は、数%で。
磁気エンコーダ磁極2の一磁極の幅をλとしたとき、略
λ/4及び略3λ/4の位置における時の導体6の抵抗
値をR1抵抗の変化値をΔrとすると、磁極(2Nまた
は2S)と導体6の位相θ(−磁極幅2N、2Sをそれ
ぞれ電気角で2πとしたときの位相θとする)における
抵抗値R(θ)は。
λ/4及び略3λ/4の位置における時の導体6の抵抗
値をR1抵抗の変化値をΔrとすると、磁極(2Nまた
は2S)と導体6の位相θ(−磁極幅2N、2Sをそれ
ぞれ電気角で2πとしたときの位相θとする)における
抵抗値R(θ)は。
R(θ)=R−Δr−cosθ
(1)
で表すことができる。
横方向の磁束7Xは9位相θ、導体6及び磁気エンコー
ダ磁極2の距離に関係し、導体6も、それに応じた抵抗
値Rをとる。
ダ磁極2の距離に関係し、導体6も、それに応じた抵抗
値Rをとる。
尚、磁気抵抗素子5の場合、ホール素子等の他の磁気セ
ンサと異なり、磁界中心(Ni2N、S極2Sそれぞれ
の中間部のところの磁界状りでは、横方向の磁束が焦い
ため無磁界と同様に出力信号か変化しないという特徴が
ある。
ンサと異なり、磁界中心(Ni2N、S極2Sそれぞれ
の中間部のところの磁界状りでは、横方向の磁束が焦い
ため無磁界と同様に出力信号か変化しないという特徴が
ある。
−J二足した1本の導体6を有する磁気抵抗素子5によ
っては、A相及びB相の磁気エコ−タ信号を得ることが
できないので、第8図に示すように4木の導体6 a
、 6 L) 、 6 a ’ 、 6 b ’ をそ
れぞれ順次に略λ、□ 、17’::けずらして形成し
、A相及びF′(相の磁気エンコータ信号を得るように
している。
っては、A相及びB相の磁気エコ−タ信号を得ることが
できないので、第8図に示すように4木の導体6 a
、 6 L) 、 6 a ’ 、 6 b ’ をそ
れぞれ順次に略λ、□ 、17’::けずらして形成し
、A相及びF′(相の磁気エンコータ信号を得るように
している。
この磁気抵抗素子5は、A相の磁気エンコータ伝−リを
得るために2′つの導体6a、、6a と、 B相の
磁気エンコータ信号を得るために導体6 L+61:+
’ を形成したものとなっている。
得るために2′つの導体6a、、6a と、 B相の
磁気エンコータ信号を得るために導体6 L+61:+
’ を形成したものとなっている。
導体6aと6a’は、互いに逆位相となるように、磁気
エンコーダ信号2の一磁極(N極2NまたはS極25)
の幅を略λ(電気角で2π)とするとき、略λ/′2幅
ずI’)せて形成している。
エンコーダ信号2の一磁極(N極2NまたはS極25)
の幅を略λ(電気角で2π)とするとき、略λ/′2幅
ずI’)せて形成している。
同様に導体6 bと6b′とは、互いに逆位相となるよ
うに、略λ72幅ずらせて形成している。
うに、略λ72幅ずらせて形成している。
また導体6 aと61′i 、及び6a と6b とは
、互いに略λ/′4幅ずらして形成されている。
、互いに略λ/′4幅ずらして形成されている。
従って、磁気抵抗素子5は、略λ/4ビッヂずれて順次
、導体6a、6b、6a’ 、6b’ を形成している
。
、導体6a、6b、6a’ 、6b’ を形成している
。
このように形成された磁気抵抗素子5からの磁気エンコ
ーダ信号を処理する回路としては、従来においては、特
公昭54−41335号に示すような次に示す第9図の
方法がある。この第9図に示す磁気抵抗素子5の磁気エ
ンコーダ信号処理回路8は、抵抗器9−]、 、 ・
・・、9−4によりブリッジを構成して抵抗変化を電圧
変化に変換し、コンパレータ10−1..10−2によ
り、第10図(a)、(b)に示すような90゛位相が
異なる2つの矩形波のエンコーダ信号111゜]1−2
を得ることがてきるようにしている。
ーダ信号を処理する回路としては、従来においては、特
公昭54−41335号に示すような次に示す第9図の
方法がある。この第9図に示す磁気抵抗素子5の磁気エ
ンコーダ信号処理回路8は、抵抗器9−]、 、 ・
・・、9−4によりブリッジを構成して抵抗変化を電圧
変化に変換し、コンパレータ10−1..10−2によ
り、第10図(a)、(b)に示すような90゛位相が
異なる2つの矩形波のエンコーダ信号111゜]1−2
を得ることがてきるようにしている。
この矩形波のエンコーダ信号11−1.i12をカウン
タによって計数ずれは、磁気エン=1ダの回転角を計測
できる。
タによって計数ずれは、磁気エン=1ダの回転角を計測
できる。
上記第9図に示した磁気抵抗素子5の磁気エンコータ信
号処理回路8は、磁気抵抗素子5の導体6aと6a、6
bと6b’の接続点の中点電位の出力電圧を磁気エンコ
ーダ信号出力として利用したものである。
号処理回路8は、磁気抵抗素子5の導体6aと6a、6
bと6b’の接続点の中点電位の出力電圧を磁気エンコ
ーダ信号出力として利用したものである。
このように形成された磁気抵抗素子5は、いま、へ相分
の導体6a、6a′のみを取り出して描くと、第11図
に示すようなA相分の導体を存する磁気抵抗素子5′に
描くことかできる。
の導体6a、6a′のみを取り出して描くと、第11図
に示すようなA相分の導体を存する磁気抵抗素子5′に
描くことかできる。
この磁気抵抗素子5“における導体6aOa″の形成す
べき条件は、上記磁気抵抗素7−5で説明したと全く同
じて1櫛歯状の導体6aとb ;i ”は、互いに略λ
磁極幅位相が離れた位置に互いに逆位(1]となるよう
に形成されている。導体6 aの他端と導体62L゛の
一端が共通接続され。
べき条件は、上記磁気抵抗素7−5で説明したと全く同
じて1櫛歯状の導体6aとb ;i ”は、互いに略λ
磁極幅位相が離れた位置に互いに逆位(1]となるよう
に形成されている。導体6 aの他端と導体62L゛の
一端が共通接続され。
そグ)中間を中点出力端子用導電体12に接続している
。導体6aの一端は、端子用導電体1−3を介して電源
電池1・1の正側に接続し、導体6a の他端は、端r
用導電体15を介して電源電池16の負側に接続してい
る。電源電池]4の負側と電源電池16の正側との接続
点17と出力端子用導電体12とから、出力端子18−
2.18−1を取り出している。
。導体6aの一端は、端子用導電体1−3を介して電源
電池1・1の正側に接続し、導体6a の他端は、端r
用導電体15を介して電源電池16の負側に接続してい
る。電源電池]4の負側と電源電池16の正側との接続
点17と出力端子用導電体12とから、出力端子18−
2.18−1を取り出している。
かかる磁気抵抗素子5”によると、これらの導体6a、
6a’がマグネジ1−ロータ3の磁気エンコーダ磁極2
面に平行な磁界に感応して抵抗を減する。
6a’がマグネジ1−ロータ3の磁気エンコーダ磁極2
面に平行な磁界に感応して抵抗を減する。
この磁界成分は、マグネッ1へロータ3の磁気エンコー
ダ磁極2の磁極境界部で大きく、磁極中心部では0であ
るので、略λ/2磁極幅異なる位置に設けられた導体6
a、6a“は、マグネットロータ3の回転に伴いて極性
が変化する為に、中点の電位がOを横切る同数を出力端
子18−118−2から取り出してカウントすることに
より、ロータの回転数を計測できる。
ダ磁極2の磁極境界部で大きく、磁極中心部では0であ
るので、略λ/2磁極幅異なる位置に設けられた導体6
a、6a“は、マグネットロータ3の回転に伴いて極性
が変化する為に、中点の電位がOを横切る同数を出力端
子18−118−2から取り出してカウントすることに
より、ロータの回転数を計測できる。
ところで、上記構成の磁気抵抗素子5゛ くもちろん、
上記磁気抵抗素子5も同じである)の導体6a、6a’
によると、マグネットロータ3の回転に伴う中点電位の
変化は、第12図に示すような幅の狭い出力信号波形2
2.22°となる場合が多い。これは、磁極ビッヂに比
べてマグネットロータ3と磁気抵抗素子5′の間隔が短
い場合に特に顕著に現れる。
上記磁気抵抗素子5も同じである)の導体6a、6a’
によると、マグネットロータ3の回転に伴う中点電位の
変化は、第12図に示すような幅の狭い出力信号波形2
2.22°となる場合が多い。これは、磁極ビッヂに比
べてマグネットロータ3と磁気抵抗素子5′の間隔が短
い場合に特に顕著に現れる。
このように電位がゼロに近い部分の多い幅の短い波形の
ゼロを横切る点の計測は、基準電圧の変動によって、特
にデジタル信号になおす場合には、誤差を含み易く、ま
たノイズによる誤動作を招きやずいという問題点があっ
た。
ゼロを横切る点の計測は、基準電圧の変動によって、特
にデジタル信号になおす場合には、誤差を含み易く、ま
たノイズによる誤動作を招きやずいという問題点があっ
た。
上記の問題点を解決する方法について1本件出願人は、
先に特願昭63−130174号(以下、先発明という
)ですでに開示しであるように、略々均一な幅で、交互
に多数の磁極(多極着磁体。上記磁気エンコーダ磁$i
2が該当する)が設けられたマグネットロータと、これ
に対向配置する磁気抵抗素子からなる磁気エンコーダに
おいて、磁気抵抗素子が上記多極磁極体の略(2n+1
)λ(但し、nは0以上の整数、λは磁気エンコーダの
1磁極の幅)磁極幅に渡って順次連続して櫛歯状等に形
成された磁気抵抗効果を有する導体群によって構成され
、該磁気抵抗効果を有する導体群の中点に出力端子を設
け、該出力端子から磁気エンコーダ出力を得ることによ
り、矩形波(或は台形波)に近い良好な信号が出力され
ることを見い出した。
先に特願昭63−130174号(以下、先発明という
)ですでに開示しであるように、略々均一な幅で、交互
に多数の磁極(多極着磁体。上記磁気エンコーダ磁$i
2が該当する)が設けられたマグネットロータと、これ
に対向配置する磁気抵抗素子からなる磁気エンコーダに
おいて、磁気抵抗素子が上記多極磁極体の略(2n+1
)λ(但し、nは0以上の整数、λは磁気エンコーダの
1磁極の幅)磁極幅に渡って順次連続して櫛歯状等に形
成された磁気抵抗効果を有する導体群によって構成され
、該磁気抵抗効果を有する導体群の中点に出力端子を設
け、該出力端子から磁気エンコーダ出力を得ることによ
り、矩形波(或は台形波)に近い良好な信号が出力され
ることを見い出した。
磁気抵抗素子として、略(2n+l)λ磁極幅に渡る磁
気抵抗効果を有する導体群を一様に隣接配置して設けれ
ば、これによる磁気抵抗素子の面積の増加は殆ど無く、
これによるコストの上昇。
気抵抗効果を有する導体群を一様に隣接配置して設けれ
ば、これによる磁気抵抗素子の面積の増加は殆ど無く、
これによるコストの上昇。
形状の大型化等の悪影響も殆どないという利点がある。
なぜなら、磁気エンコーダによる磁気抵抗素子は、従来
の磁気抵抗素子を略(2n+1)λ磁極幅に渡って少し
づつずらしながら1重ね合わせて形成したものと考える
ことができる。このような重ね合わせを行うと、第3図
及び第4図に示すように出力波形は、矩形波(あるいは
台形波)に近づく。このような波形であれば、ゼロに近
い期間が少ないため、基準電圧の変動によるゼロクロス
点の変化も少なく、かかる波形をデジタル化した磁気エ
ンコーダ信号に直すのに都合良く、またノイズによる影
響も少なく、精度良好で信頼性の高い磁気エンコーダを
得ることができる。
の磁気抵抗素子を略(2n+1)λ磁極幅に渡って少し
づつずらしながら1重ね合わせて形成したものと考える
ことができる。このような重ね合わせを行うと、第3図
及び第4図に示すように出力波形は、矩形波(あるいは
台形波)に近づく。このような波形であれば、ゼロに近
い期間が少ないため、基準電圧の変動によるゼロクロス
点の変化も少なく、かかる波形をデジタル化した磁気エ
ンコーダ信号に直すのに都合良く、またノイズによる影
響も少なく、精度良好で信頼性の高い磁気エンコーダを
得ることができる。
かかる磁気エンコーダについては1本発明の説明と重複
する部分があるので、その詳細は本発明の詳細な説明し
ていくが、これ以前の従来の磁気エンコーダの場合、高
分解能エンコーダを構成する為には2多極着磁体のN極
、S極の磁極の着磁ピッチを狭くしていくことに着目し
ていたわけである。しかし、小型高性能で且つ耐環境性
などを考慮した優れた磁気エンコーダを得ようとすると
、多極着磁体のN極、S極の磁極の着磁ピッチを狭くし
過ぎると、各磁極の磁束密度が弱まってしまい感度特性
が悪くなり1種々の条件を満足する性能の優れた高分解
能磁気エンコーダを得ることができない欠点があった。
する部分があるので、その詳細は本発明の詳細な説明し
ていくが、これ以前の従来の磁気エンコーダの場合、高
分解能エンコーダを構成する為には2多極着磁体のN極
、S極の磁極の着磁ピッチを狭くしていくことに着目し
ていたわけである。しかし、小型高性能で且つ耐環境性
などを考慮した優れた磁気エンコーダを得ようとすると
、多極着磁体のN極、S極の磁極の着磁ピッチを狭くし
過ぎると、各磁極の磁束密度が弱まってしまい感度特性
が悪くなり1種々の条件を満足する性能の優れた高分解
能磁気エンコーダを得ることができない欠点があった。
すなわち、多極着磁体のN極、S極の磁極の着磁ピッチ
は狭いにこしたことはないが、それは限度のあるもので
あった。
は狭いにこしたことはないが、それは限度のあるもので
あった。
したがって1通常はn逓倍回路(ここでのnは2以上の
整数)という電気的手段を用いて分解能を上げているわ
けであるが、一般のn逓倍回路は、せいぜい4逓倍回路
が普通で、これ以上のn逓倍を許すと電気回路構成が複
雑になりすぎ、大型化且つ高価になり、実用性の無いも
のになる欠点を生じていた。
整数)という電気的手段を用いて分解能を上げているわ
けであるが、一般のn逓倍回路は、せいぜい4逓倍回路
が普通で、これ以上のn逓倍を許すと電気回路構成が複
雑になりすぎ、大型化且つ高価になり、実用性の無いも
のになる欠点を生じていた。
こうした欠点を解消するために2本件出願人は、先に特
願昭62−9644号にて外径が僅かに4〜6cm程度
でありながら、数10〜100万パルスの高分解能磁気
エンコーダを開発した。
願昭62−9644号にて外径が僅かに4〜6cm程度
でありながら、数10〜100万パルスの高分解能磁気
エンコーダを開発した。
このような磁気エンコーダで、更に分解能を上げようと
すると、磁気エンコーダ磁極の着磁ピッチを非常に微細
にしていかなければならない。
すると、磁気エンコーダ磁極の着磁ピッチを非常に微細
にしていかなければならない。
なお、電気的な処理方法により上記のn逓倍回路を用い
ることも可能であるとしても、更に安価にするならば1
通常の4逓倍回路を用いるのが得策である。また上記の
n逓倍回路を用いるとしても、より高分解能のものを得
たいとかの場合には、多極着磁体の外径とか長さが同じ
である場合には、上記多極着磁体のN極、siの着磁ピ
ッチを更に狭くする工夫が必要になる。
ることも可能であるとしても、更に安価にするならば1
通常の4逓倍回路を用いるのが得策である。また上記の
n逓倍回路を用いるとしても、より高分解能のものを得
たいとかの場合には、多極着磁体の外径とか長さが同じ
である場合には、上記多極着磁体のN極、siの着磁ピ
ッチを更に狭くする工夫が必要になる。
しかし1着磁ピッチを微細にすればするほど。
上記した問題点を伴うほか、その微細着磁が困難になり
、その製造J+(困難になるため、ロータ径等を拡大し
なければならなかった。またエアギャップも磁極幅に応
じて狭くする必要があり、精度の高い軸受が必要であり
、振動等による破損の恐れか生じていた。
、その製造J+(困難になるため、ロータ径等を拡大し
なければならなかった。またエアギャップも磁極幅に応
じて狭くする必要があり、精度の高い軸受が必要であり
、振動等による破損の恐れか生じていた。
なお1分解能を上げようとすると、磁気エンコーダ磁極
の着磁ピッチを非常に微細に12でいかなければならな
いか1着磁ピッチを微細にすればするほど、磁気抵抗素
子の磁気抵抗素子エレメント間の距離が短くなり、製作
が困難で、一定品質のものをjし留まり良く、製造する
ことが困難であった。また、特に−・定のロータ径の場
合、磁気抵抗素子かち得られる磁気エンコーダ信号を多
相数のものにするため、複数個の磁気抵抗素tをそ周方
向に沿って一隻数配設することは、Iコータの形状I−
1不都合で、良品質のものを安価且つ容易に形成するこ
とは[月難である。
の着磁ピッチを非常に微細に12でいかなければならな
いか1着磁ピッチを微細にすればするほど、磁気抵抗素
子の磁気抵抗素子エレメント間の距離が短くなり、製作
が困難で、一定品質のものをjし留まり良く、製造する
ことが困難であった。また、特に−・定のロータ径の場
合、磁気抵抗素子かち得られる磁気エンコーダ信号を多
相数のものにするため、複数個の磁気抵抗素tをそ周方
向に沿って一隻数配設することは、Iコータの形状I−
1不都合で、良品質のものを安価且つ容易に形成するこ
とは[月難である。
[発明か解決しようとする課題]
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので。
表面に多極着磁した磁気エンコーダ磁極を信頼性の維持
が図れる幅で着磁し、且つ、磁気抵抗素子の磁気抵抗素
子ニレメン1〜間の幅も信頼性を維持するために狭くす
る事無く2例えば、ロータリ磁気エンコーダについて説
明するとマグネットロタの径の拡大を図ったり、あるい
はマグネッI・ロータ径の制約上から当該マグネットロ
ータに対向して矩形波(又は台形波)の出力信号が得ら
れる信頼性の高い磁気抵抗素子を複数組周方向に沿って
並べる事による製作上の厄介さを伴わずに、多相数の高
分解能磁気エンコーダを極めて容易且つ安価に得るため
に、複数組の磁気抵抗素子を配設するに充分な空きスペ
ースに組み込み配設できるように複数組の磁気抵抗素子
を周方向且つ直角方向に位相をずらせて並べて4相配置
とずろことで、信頼性の高い高分解能磁気エンコーダを
極めて容易且つ安価に得ることを課題になされたもので
ある。
が図れる幅で着磁し、且つ、磁気抵抗素子の磁気抵抗素
子ニレメン1〜間の幅も信頼性を維持するために狭くす
る事無く2例えば、ロータリ磁気エンコーダについて説
明するとマグネットロタの径の拡大を図ったり、あるい
はマグネッI・ロータ径の制約上から当該マグネットロ
ータに対向して矩形波(又は台形波)の出力信号が得ら
れる信頼性の高い磁気抵抗素子を複数組周方向に沿って
並べる事による製作上の厄介さを伴わずに、多相数の高
分解能磁気エンコーダを極めて容易且つ安価に得るため
に、複数組の磁気抵抗素子を配設するに充分な空きスペ
ースに組み込み配設できるように複数組の磁気抵抗素子
を周方向且つ直角方向に位相をずらせて並べて4相配置
とずろことで、信頼性の高い高分解能磁気エンコーダを
極めて容易且つ安価に得ることを課題になされたもので
ある。
[発明の課題達成手段]
磁気抵抗素子が上記多極磁極体の略(2n11)λ(但
し、nは0以上の整数、λは上記多極着磁体の1磁極の
幅)磁極幅に渡って順次連続してIil歯状等に形成さ
れた磁気抵抗効果を有する導体群によって構成され1該
磁気抵抗効果を有する導体群の中点に端子を設け、該端
子を磁気エンコーダ出力を得るた目の出力端子若しくは
電源端子として用いたI(ηは1以上の整数)個の第1
の磁気抵抗素子を設け、−に記第1の磁気抵抗素子から
多極着磁体の可動方向に直角な方向に沿って配置され、
且つ多極着磁体の可動方向に沿って略(mλモλ/′4
・j)(mは0以上の整数。jは1以上の整数)磁極幅
位相をすらぜな位置で月っ池の磁気抵抗素子抗素子と重
ならない位置に上記第1の磁気抵抗素子同様に形成され
た3個の第2の磁気抵抗素子を設け、」二足第1の磁気
抵抗素子から多極着磁体の可動方向に直角な方向に沿っ
て配置され、且つ多極着磁体の可動方向沿って略(kλ
+λ/4・j)(kは0以上の整数で、整数n、m、j
とは独立した整数)磁極幅位相をずらせた位置で且つ他
の磁気抵抗素子と重ならない位置に上記第1の磁気抵抗
素子と同様に形成されたg個の第3の磁気抵抗素子を設
け、上記第3の磁気抵抗素子から多極着磁体の可動方向
に直角な方向に沿って配置され、且つ多極着磁体の可動
方向沿って略(qλ十λ/4・j)(qは0以上の整数
で、整数n、m、j、にとは独立した整数)磁極幅位相
をずらせた位置で且つ他の磁気抵抗素子と重ならない位
置に上記第1の磁気抵抗素子と同様に形成されたβ個の
第4の磁気抵抗素子を設けることによって達成できる。
し、nは0以上の整数、λは上記多極着磁体の1磁極の
幅)磁極幅に渡って順次連続してIil歯状等に形成さ
れた磁気抵抗効果を有する導体群によって構成され1該
磁気抵抗効果を有する導体群の中点に端子を設け、該端
子を磁気エンコーダ出力を得るた目の出力端子若しくは
電源端子として用いたI(ηは1以上の整数)個の第1
の磁気抵抗素子を設け、−に記第1の磁気抵抗素子から
多極着磁体の可動方向に直角な方向に沿って配置され、
且つ多極着磁体の可動方向に沿って略(mλモλ/′4
・j)(mは0以上の整数。jは1以上の整数)磁極幅
位相をすらぜな位置で月っ池の磁気抵抗素子抗素子と重
ならない位置に上記第1の磁気抵抗素子同様に形成され
た3個の第2の磁気抵抗素子を設け、」二足第1の磁気
抵抗素子から多極着磁体の可動方向に直角な方向に沿っ
て配置され、且つ多極着磁体の可動方向沿って略(kλ
+λ/4・j)(kは0以上の整数で、整数n、m、j
とは独立した整数)磁極幅位相をずらせた位置で且つ他
の磁気抵抗素子と重ならない位置に上記第1の磁気抵抗
素子と同様に形成されたg個の第3の磁気抵抗素子を設
け、上記第3の磁気抵抗素子から多極着磁体の可動方向
に直角な方向に沿って配置され、且つ多極着磁体の可動
方向沿って略(qλ十λ/4・j)(qは0以上の整数
で、整数n、m、j、にとは独立した整数)磁極幅位相
をずらせた位置で且つ他の磁気抵抗素子と重ならない位
置に上記第1の磁気抵抗素子と同様に形成されたβ個の
第4の磁気抵抗素子を設けることによって達成できる。
[発明の作用]
第1乃至第4の磁気抵抗素子の出力端子から位相のずれ
た磁気エンコーダ出力を得ることにより、矩形波(或は
台形波)に近い良好な信号が出力される。各相の磁気抵
抗素子は、略(2n−←1)λ磁極幅に渡る磁気抵抗効
果を有する導体群を一様に隣接配置して設けているため
、従来の磁気抵抗素子を略(2n +1 )λ磁極幅に
渡って少しづつずらしながら2重ね合わせて形成したも
のと考えることができるため、第3図及び第4図に示す
ように出力波形は1位相のずれた矩形波(あるいは台形
波)の4相の磁気エンコーダ信号が得られる。この4相
の磁気エンコーダ信号が得られる。
た磁気エンコーダ出力を得ることにより、矩形波(或は
台形波)に近い良好な信号が出力される。各相の磁気抵
抗素子は、略(2n−←1)λ磁極幅に渡る磁気抵抗効
果を有する導体群を一様に隣接配置して設けているため
、従来の磁気抵抗素子を略(2n +1 )λ磁極幅に
渡って少しづつずらしながら2重ね合わせて形成したも
のと考えることができるため、第3図及び第4図に示す
ように出力波形は1位相のずれた矩形波(あるいは台形
波)の4相の磁気エンコーダ信号が得られる。この4相
の磁気エンコーダ信号が得られる。
この信号は、ゼロに近い期間が少ないため、基準電圧の
変動による七ロクロス点の変化も少なく、かかる波形を
デジタル化した磁気エンコーダ信号に直すのに都合良く
、またノイズによる影響も少なく、精度良好で信頼性の
高い磁気エンコダを得ることができる。
変動による七ロクロス点の変化も少なく、かかる波形を
デジタル化した磁気エンコーダ信号に直すのに都合良く
、またノイズによる影響も少なく、精度良好で信頼性の
高い磁気エンコダを得ることができる。
4相の磁気エンコーダとなっているために、論理回路な
どを駆使して安価なn逓倍回路などを利用すれば(通常
、安価なn逓倍回路としては8逓倍回路を用いることが
できる)、多数のパルス信号を得ることができ1分解能
を上げた磁気エンコータを構成することができる。
どを駆使して安価なn逓倍回路などを利用すれば(通常
、安価なn逓倍回路としては8逓倍回路を用いることが
できる)、多数のパルス信号を得ることができ1分解能
を上げた磁気エンコータを構成することができる。
また1通常の2相の磁気エンコーダの場合、その一つの
相が何らかの原因により故障した際には、正逆回転方向
のエンコーダ信号の検出ができなくなるが1本発明では
、4相の磁気エンコーダ信号を基準としているために、
隣接するデジタルのエンコーダ信号に合わせて判別する
ことができるので信頼性の点でも有利な磁気エンコーダ
を得ることができる。
相が何らかの原因により故障した際には、正逆回転方向
のエンコーダ信号の検出ができなくなるが1本発明では
、4相の磁気エンコーダ信号を基準としているために、
隣接するデジタルのエンコーダ信号に合わせて判別する
ことができるので信頼性の点でも有利な磁気エンコーダ
を得ることができる。
[実施例コ
第1図は本発明の磁気エンコーダに用いる磁気抵抗素子
19の説明図、第2図は第1図の磁気抵抗素子を用いた
場合の本発明の詳細な説明するため説明図、第3図は本
発明に用いた磁気抵抗素子のA相用の磁気エンコーダの
出力信号を示す波形図、第4図は本発明に用いた磁気抵
抗素子の人相用及びB相用の磁気エンコーダの出力信号
を示す波形図である。
19の説明図、第2図は第1図の磁気抵抗素子を用いた
場合の本発明の詳細な説明するため説明図、第3図は本
発明に用いた磁気抵抗素子のA相用の磁気エンコーダの
出力信号を示す波形図、第4図は本発明に用いた磁気抵
抗素子の人相用及びB相用の磁気エンコーダの出力信号
を示す波形図である。
この磁気抵抗素子19では、第1く第1相川)の磁気抵
抗素子19A、第2(第2相川)の磁気抵抗素子19B
、第3(第3相用)の磁気抵抗素子19C及び第4の(
第4相川)の磁気抵抗素子19、Dとで、第1相川乃至
第4相用の磁気エンコーダ信号が得られるように構成し
ている。
抗素子19A、第2(第2相川)の磁気抵抗素子19B
、第3(第3相用)の磁気抵抗素子19C及び第4の(
第4相川)の磁気抵抗素子19、Dとで、第1相川乃至
第4相用の磁気エンコーダ信号が得られるように構成し
ている。
4相の磁気エンコーダ信号が得られる磁気抵抗素子1つ
は、磁気エンコーダ磁極2の略(2n+1)λ
(2) 但し、nは0以上の整数。
は、磁気エンコーダ磁極2の略(2n+1)λ
(2) 但し、nは0以上の整数。
λは上記多極着磁体の1磁極の幅
磁極幅に渡って順次連続して櫛歯状等に形成された磁気
抵抗効果を有する導体20群によって構成され、該磁気
抵抗効果を有する導体20群の中点1、2 Aに出力端
子18A−1を設け、該出力端子1、8 A −1から
磁気エンコーダ出力を得るようにしてなる!2(ρは1
以上の整数)個の第1の磁気抵抗素子19Aを基板25
に形成している。
抵抗効果を有する導体20群によって構成され、該磁気
抵抗効果を有する導体20群の中点1、2 Aに出力端
子18A−1を設け、該出力端子1、8 A −1から
磁気エンコーダ出力を得るようにしてなる!2(ρは1
以上の整数)個の第1の磁気抵抗素子19Aを基板25
に形成している。
この実施例では、上式(2)において、n=1、ρ=1
を選択しているため、1個の第1の磁気抵抗素子19A
は、λ磁極幅に渡って順次連続して櫛歯状等に形成され
た磁気抵抗効果を有する導体20群によって構成してい
る。
を選択しているため、1個の第1の磁気抵抗素子19A
は、λ磁極幅に渡って順次連続して櫛歯状等に形成され
た磁気抵抗効果を有する導体20群によって構成してい
る。
上記第1の磁気抵抗素子19Aから磁気エンコーダ磁極
2の回転方向に直角な方向(軸方向)に沿って配置され
、且つ磁気エンコーダ磁極2の回転方向に沿って略 (mλ+λ/4・j ) <3)但し1
mは0以上の整数で、nとは独立した整数 jは1以上の整数 磁極幅位相をずらせた位置で且つ上記第1の磁気抵抗素
子19Aと重ならない位置に上記第1の磁気抵抗素子1
9A同様にλ磁極幅に渡って順次連続して櫛歯状等に形
成された(個の磁気抵抗効果を有する導体20群によっ
て形成された第2の磁気抵抗素子19Bを形成している
。
2の回転方向に直角な方向(軸方向)に沿って配置され
、且つ磁気エンコーダ磁極2の回転方向に沿って略 (mλ+λ/4・j ) <3)但し1
mは0以上の整数で、nとは独立した整数 jは1以上の整数 磁極幅位相をずらせた位置で且つ上記第1の磁気抵抗素
子19Aと重ならない位置に上記第1の磁気抵抗素子1
9A同様にλ磁極幅に渡って順次連続して櫛歯状等に形
成された(個の磁気抵抗効果を有する導体20群によっ
て形成された第2の磁気抵抗素子19Bを形成している
。
この実施例では、β−1を選択しており、上式(3)に
おいてm=o、j=1を選択しているため、1個の第2
の磁気抵抗素子19Bを第1の磁気抵抗素子19Aから
略λ/4磁極幅位相のずれた基板25位置に形成してい
る。
おいてm=o、j=1を選択しているため、1個の第2
の磁気抵抗素子19Bを第1の磁気抵抗素子19Aから
略λ/4磁極幅位相のずれた基板25位置に形成してい
る。
上記第1の磁気抵抗素子19Aから磁気エンコーダ磁極
2の回転方向に直角な方向(軸方向)に沿って配置され
、且つ磁気エンコーダ磁極2の回転方向に沿って略 (kλ十λ/11・j) (4)但し、に
は0以上の整数で、整数n、mとは独立した整数 磁極幅位相をずらぜな位置で且つ上記第1の磁気抵抗素
子19A及び第2の磁気抵抗素子]、、 9 Bと重な
らない(−i7置にL記第1の磁気抵抗素子19Aと同
様に略λ磁極幅に渡って順次連続して櫛歯状等に形成さ
れたρ個の磁気抵抗効果を有する導体20群によって形
成された第3の磁気抵抗素そ19Cを形成している。
2の回転方向に直角な方向(軸方向)に沿って配置され
、且つ磁気エンコーダ磁極2の回転方向に沿って略 (kλ十λ/11・j) (4)但し、に
は0以上の整数で、整数n、mとは独立した整数 磁極幅位相をずらぜな位置で且つ上記第1の磁気抵抗素
子19A及び第2の磁気抵抗素子]、、 9 Bと重な
らない(−i7置にL記第1の磁気抵抗素子19Aと同
様に略λ磁極幅に渡って順次連続して櫛歯状等に形成さ
れたρ個の磁気抵抗効果を有する導体20群によって形
成された第3の磁気抵抗素そ19Cを形成している。
この第3の磁気抵抗素子19Cは、1−式(4)におい
て、Q=1.に=o、j=2を選択しているため、1個
の第3の磁気抵抗素子19Cを第1の磁気抵抗素子19
Aから略λ/4磁極幅の角度だけ磁気エンコーダ磁極2
の回転方向に位相かずれた位置に形成している。
て、Q=1.に=o、j=2を選択しているため、1個
の第3の磁気抵抗素子19Cを第1の磁気抵抗素子19
Aから略λ/4磁極幅の角度だけ磁気エンコーダ磁極2
の回転方向に位相かずれた位置に形成している。
上記第3の磁気抵抗素子1.9 Cから磁気エンコーダ
磁極2の回転方向に直角な方向く軸方向)に沿って配置
され、且つ磁気エンコーダ磁極2の回転方向に沿って略 (q^十^/4 j) (5)但し、qは
0以上の整数で、整数n、m。
磁極2の回転方向に直角な方向く軸方向)に沿って配置
され、且つ磁気エンコーダ磁極2の回転方向に沿って略 (q^十^/4 j) (5)但し、qは
0以上の整数で、整数n、m。
k、ρとは独立した整数
磁極幅位相をずらせた位置で且つ上記第1の磁気抵抗素
子19A乃至第3の磁気抵抗素子19Cと重ならない位
置に上記第1の磁気抵抗素子19Aと同様にλ磁極幅に
渡って順次連続して櫛歯状等に形成されたρ個の磁気抵
抗効果を有する導体20群によって形成された第4の磁
気抵抗素子19Dを形成している。
子19A乃至第3の磁気抵抗素子19Cと重ならない位
置に上記第1の磁気抵抗素子19Aと同様にλ磁極幅に
渡って順次連続して櫛歯状等に形成されたρ個の磁気抵
抗効果を有する導体20群によって形成された第4の磁
気抵抗素子19Dを形成している。
この第4の磁気抵抗素子19Dは、上式(5)において
!2−1.q=0.j=1を選択しているため、1個の
第4の磁気抵抗素子19Dを第3の磁気抵抗素子から略
λ/4磁極幅の角度だけ磁気エンコーダ磁極2の回転方
向に位相がずれた基板25位置に形成している。
!2−1.q=0.j=1を選択しているため、1個の
第4の磁気抵抗素子19Dを第3の磁気抵抗素子から略
λ/4磁極幅の角度だけ磁気エンコーダ磁極2の回転方
向に位相がずれた基板25位置に形成している。
すなわち、磁気抵抗素子1つは1点線で示すガラス基板
等の基板25位置に上記したような適宜な手段によって
略λ磁極幅に渡って順次連続して櫛歯状等に形成された
磁気抵抗効果を有する導体20群によって形成された第
1乃至第4の磁気抵抗素子19A、19B、19C,1
9Dを、順次、磁気エン=1−タ磁極2の回転方向に沿
って零度の位置、略λ/4磁極幅位相がずれた位置、略
λ/4磁極幅位相がずれた位置、略(4^」−λ/8+
λ5/4)磁極幅位相がずれた位置であり、且つ軸方向
に四段に渡ってそれぞれ1個づつを形成して11相の磁
気エンコーダ信号を得ることができるように構成しであ
る。
等の基板25位置に上記したような適宜な手段によって
略λ磁極幅に渡って順次連続して櫛歯状等に形成された
磁気抵抗効果を有する導体20群によって形成された第
1乃至第4の磁気抵抗素子19A、19B、19C,1
9Dを、順次、磁気エン=1−タ磁極2の回転方向に沿
って零度の位置、略λ/4磁極幅位相がずれた位置、略
λ/4磁極幅位相がずれた位置、略(4^」−λ/8+
λ5/4)磁極幅位相がずれた位置であり、且つ軸方向
に四段に渡ってそれぞれ1個づつを形成して11相の磁
気エンコーダ信号を得ることができるように構成しであ
る。
もちろん、これら第1の磁気抵抗素子1.9 A、第4
の磁気磁気抵抗素子19)Dは、1つの基板25に蒸着
等の手段によって形成して、1つの磁気抵抗素子]9に
形成できることは言うまでもないが、互いに分離された
別個独立の基板に第1の磁気抵抗素子+−9A 、
・・・、第4の磁気抵抗素子1.9Dとを形成し、これ
らを互いに上記1−だ位相角ずらせて、当該磁気抵抗素
子19を形成12ても良い。
の磁気磁気抵抗素子19)Dは、1つの基板25に蒸着
等の手段によって形成して、1つの磁気抵抗素子]9に
形成できることは言うまでもないが、互いに分離された
別個独立の基板に第1の磁気抵抗素子+−9A 、
・・・、第4の磁気抵抗素子1.9Dとを形成し、これ
らを互いに上記1−だ位相角ずらせて、当該磁気抵抗素
子19を形成12ても良い。
また、これら第1乃至第4の磁気抵抗素子19A〜19
Dは、互いに上記位相角ずれた位相位置に、上記基板2
5を共通にするとしないに係わらず、これらの素子19
A、・・・719Dを1組以上形成しても良い。
Dは、互いに上記位相角ずれた位相位置に、上記基板2
5を共通にするとしないに係わらず、これらの素子19
A、・・・719Dを1組以上形成しても良い。
更にまた。これらの第1乃至第4の磁気抵抗素子1.9
A〜19Dは、上記した位相角を配慮していれば、第1
.・・・、第4の順で形成せず、適宜な配置にしたがっ
て組み変えても良いことはいうまでもない。
A〜19Dは、上記した位相角を配慮していれば、第1
.・・・、第4の順で形成せず、適宜な配置にしたがっ
て組み変えても良いことはいうまでもない。
第1乃至第4の磁気抵抗素子19A、・・・19DAは
、磁気エンコーダ磁極2(第5図参照)の略(2n +
1. )λ(nは0以上の整数、λは磁気エンコーダ
磁極2の1磁極の幅)磁極幅。
、磁気エンコーダ磁極2(第5図参照)の略(2n +
1. )λ(nは0以上の整数、λは磁気エンコーダ
磁極2の1磁極の幅)磁極幅。
例えば、n−0の場合を例にすると、磁気エンコーダ磁
極2の1磁極幅λに渡って順次隣接して磁気抵抗効果を
有するl1i1に状に形成された複数の導体20群で形
成され、略λ磁極幅の範囲に渡って形成した導体20群
を2分する磁気エンコーダ磁極2の回転方向から見た中
心に設けられた位置の導体部20′位置から、中点出力
端子用導電体12A、12B、12C,12Dを取り出
すようにしている。該出力端子用導体導電体12A。
極2の1磁極幅λに渡って順次隣接して磁気抵抗効果を
有するl1i1に状に形成された複数の導体20群で形
成され、略λ磁極幅の範囲に渡って形成した導体20群
を2分する磁気エンコーダ磁極2の回転方向から見た中
心に設けられた位置の導体部20′位置から、中点出力
端子用導電体12A、12B、12C,12Dを取り出
すようにしている。該出力端子用導体導電体12A。
12B、12C,12Dにより2分された図面に於いて
左半分即ち、略λ/72幅の範囲に渡って形成された導
体20群を磁気抵抗エレメント21A、21B、21C
,21Dとし、右半分即ち。
左半分即ち、略λ/72幅の範囲に渡って形成された導
体20群を磁気抵抗エレメント21A、21B、21C
,21Dとし、右半分即ち。
略λ/2幅の範囲に渡って形成された導体20群を磁気
抵抗エレメント21A’ 21B’ 21C’ 、
21D’ と表すこととする。
抵抗エレメント21A’ 21B’ 21C’ 、
21D’ と表すこととする。
このようにすることによって、磁気エンコーダ磁極2の
略−磁極幅λに渡って、導体20群からなる互いに略λ
/4.略λ/′8.略(λ/′8+λ/4)磁極幅だけ
位相がずれて形成された。それぞれ磁気抵抗エレメント
21Aと21A′21Bと21B’ 、2ICと21C
’ 、21Dと21D′とからなる第1乃至第4の磁気
抵抗素子19A、・・・、19Dを形成している。
略−磁極幅λに渡って、導体20群からなる互いに略λ
/4.略λ/′8.略(λ/′8+λ/4)磁極幅だけ
位相がずれて形成された。それぞれ磁気抵抗エレメント
21Aと21A′21Bと21B’ 、2ICと21C
’ 、21Dと21D′とからなる第1乃至第4の磁気
抵抗素子19A、・・・、19Dを形成している。
また、上記のように構成することによって磁気抵抗エレ
メント21Aと21A’ 、磁気抵抗エレメント21B
と21B’、磁気抵抗エレメント21Cと21C’、磁
気抵抗エレメント21Dと21D′とは、互いに逆位相
に形成されたものと同じになる。
メント21Aと21A’ 、磁気抵抗エレメント21B
と21B’、磁気抵抗エレメント21Cと21C’、磁
気抵抗エレメント21Dと21D′とは、互いに逆位相
に形成されたものと同じになる。
第1の磁気抵抗素子19Aは、磁気抵抗エレメント21
Aの他端の導体20と磁気抵抗ニレメン?−21A’の
一端の導体20とを共通接続し、その接続された中間を
引き出して中点出力端子用導電体12Aに接続している
。磁気抵抗エレメント21Aの一端の導体20は、端子
用導電体13Aを介して電源電池14Aの正側に接続し
、磁気抵抗エレメント21A′の他端の導体20は、端
子用導電体15Aを介して電源電池16Aの負側に接続
している。電源電池14Aの負側と電源電池16Aの正
側との接続点17Aと中点出力端子用導電体12Aとか
ら、第1相用磁気エンコーダ出力を取り出すための出力
端子18A−2,18A−1を取り出している。
Aの他端の導体20と磁気抵抗ニレメン?−21A’の
一端の導体20とを共通接続し、その接続された中間を
引き出して中点出力端子用導電体12Aに接続している
。磁気抵抗エレメント21Aの一端の導体20は、端子
用導電体13Aを介して電源電池14Aの正側に接続し
、磁気抵抗エレメント21A′の他端の導体20は、端
子用導電体15Aを介して電源電池16Aの負側に接続
している。電源電池14Aの負側と電源電池16Aの正
側との接続点17Aと中点出力端子用導電体12Aとか
ら、第1相用磁気エンコーダ出力を取り出すための出力
端子18A−2,18A−1を取り出している。
また第2の磁気抵抗素子19Bは、磁気抵抗エレメント
21Bの他端の導体20と磁気抵抗エレメント21B′
の一端の導体20とを共通接続し、その接続された中間
を引き出して中点出力端子用導電体12Bに接続してい
る。磁気抵抗エレメント21Bの一端の導体20は、端
子用導電体13Bを介して電源電池14Bの正側に接続
し。
21Bの他端の導体20と磁気抵抗エレメント21B′
の一端の導体20とを共通接続し、その接続された中間
を引き出して中点出力端子用導電体12Bに接続してい
る。磁気抵抗エレメント21Bの一端の導体20は、端
子用導電体13Bを介して電源電池14Bの正側に接続
し。
磁気抵抗エレメント21B′の他端の導体20は、端子
用導電体15Bを介して電源電池16Bの負側に接続し
ている。電源電池14Bの負側と電源電池16Bの正側
との接続点17Bと中点出力端子用導電体12Bとから
、第2相川磁気エンコーダ出力を取り出すための出力端
子18B2.18B−1を取り出している。
用導電体15Bを介して電源電池16Bの負側に接続し
ている。電源電池14Bの負側と電源電池16Bの正側
との接続点17Bと中点出力端子用導電体12Bとから
、第2相川磁気エンコーダ出力を取り出すための出力端
子18B2.18B−1を取り出している。
第3の磁気抵抗素子19Cは、磁気抵抗エレメント2I
Cの他端の導体20と磁気抵抗エレメント21C′の一
端の導体20とを共通接続し、その接続された中間を引
き出して中点出力端子用導電体12Cに接続している。
Cの他端の導体20と磁気抵抗エレメント21C′の一
端の導体20とを共通接続し、その接続された中間を引
き出して中点出力端子用導電体12Cに接続している。
磁気抵抗エレメント21Cの一端の導体20は、端子用
導電体13Cを介して電源電池14Cの正側に接続し、
磁気抵抗エレメント21C゛の他端の導体20は、端子
用導電体15Cを介して電源電池16Cの負側に接続し
ている。電源電池14Cの負側と電源電池16Cの正側
との接続点17Cと中点出力端子用導電体12Cとから
、第3相用磁気エンコーダ出力を取り出すための出力端
子18C−2,18C−1を取り出している。
導電体13Cを介して電源電池14Cの正側に接続し、
磁気抵抗エレメント21C゛の他端の導体20は、端子
用導電体15Cを介して電源電池16Cの負側に接続し
ている。電源電池14Cの負側と電源電池16Cの正側
との接続点17Cと中点出力端子用導電体12Cとから
、第3相用磁気エンコーダ出力を取り出すための出力端
子18C−2,18C−1を取り出している。
また第4の磁気抵抗素子19Dは、磁気抵抗エレメント
21Dの他端の導体20と磁気抵抗ニレメンh 21
D“の一端の導体20とを共通接続し、その接続された
中間を引き出して中点出力端子用導電体12Dに接続し
ている。磁気抵抗エレメント21Dの一端の導体20は
、端子用導電体13Dを介して電源電池14Dの正側に
接続し。
21Dの他端の導体20と磁気抵抗ニレメンh 21
D“の一端の導体20とを共通接続し、その接続された
中間を引き出して中点出力端子用導電体12Dに接続し
ている。磁気抵抗エレメント21Dの一端の導体20は
、端子用導電体13Dを介して電源電池14Dの正側に
接続し。
磁気抵抗エレメント21D′の他端の導体20は、端子
用導電体15Dを介して電源電池16Dの負側に接続し
ている。電源電池14Dの負側と電源電池16Dの正側
との接続点17Dと中点出力端子用導電体12Dとから
、第2相川磁気エンコーダ出力を取り出すための出力端
子18D−2,18D−1を取り出している。
用導電体15Dを介して電源電池16Dの負側に接続し
ている。電源電池14Dの負側と電源電池16Dの正側
との接続点17Dと中点出力端子用導電体12Dとから
、第2相川磁気エンコーダ出力を取り出すための出力端
子18D−2,18D−1を取り出している。
かかる磁気抵抗素子19によると、これらの磁気抵抗効
果を有する導体20群は1例えば第5図に示すマグネッ
トロータ3の磁気エンコーダ磁極2に下行な磁界に感応
して抵抗を減する。
果を有する導体20群は1例えば第5図に示すマグネッ
トロータ3の磁気エンコーダ磁極2に下行な磁界に感応
して抵抗を減する。
この磁界成分は、マグネットロータ3の磁気エンコーダ
磁極2の磁極境界部で大きく、磁極中心部では0である
ので、略(2n + 1. )λの範囲に渡って形成さ
ノシた第1乃至第11の磁気抵抗素子19A、・ 、
19Dは1マグネツトロータ3の回転に伴いて極性が変
化するX)に、中点の電位が0を横切る回数を出力端子
18A−1と18A−2,1,8B−]と18B−2,
18C−1と18C−2,tsD−+と]、 8 D−
2がら略45度(λ/・′8磁極幅)ずつ位相がずれた
4相の磁気エンコーダ出力を取り出してカウントするこ
とにより[)−タの回転数を計測できる。
磁極2の磁極境界部で大きく、磁極中心部では0である
ので、略(2n + 1. )λの範囲に渡って形成さ
ノシた第1乃至第11の磁気抵抗素子19A、・ 、
19Dは1マグネツトロータ3の回転に伴いて極性が変
化するX)に、中点の電位が0を横切る回数を出力端子
18A−1と18A−2,1,8B−]と18B−2,
18C−1と18C−2,tsD−+と]、 8 D−
2がら略45度(λ/・′8磁極幅)ずつ位相がずれた
4相の磁気エンコーダ出力を取り出してカウントするこ
とにより[)−タの回転数を計測できる。
ところで、ト記構成の磁気抵抗素子19によると、マグ
ネットロータ3の回転に伴う中点電位の変化は、第1の
磁気抵抗素子19Aの磁気抵抗エレメント21 Aと2
1A”、第2の磁気抵抗素子19 Bの磁気抵抗エレメ
ント21Bと21B第3の磁気抵抗素子19Cの磁気抵
抗エレメント21Cと2]C’、第4の磁気抵抗素子1
9Dの磁気抵抗エレメント21Dと21D′とがそれぞ
れ略λ/′2磁極幅に渡って複数の導体20群によって
形成されているために、当該磁気抵抗エレメント21A
と21A’ 、21Bと21B。
ネットロータ3の回転に伴う中点電位の変化は、第1の
磁気抵抗素子19Aの磁気抵抗エレメント21 Aと2
1A”、第2の磁気抵抗素子19 Bの磁気抵抗エレメ
ント21Bと21B第3の磁気抵抗素子19Cの磁気抵
抗エレメント21Cと2]C’、第4の磁気抵抗素子1
9Dの磁気抵抗エレメント21Dと21D′とがそれぞ
れ略λ/′2磁極幅に渡って複数の導体20群によって
形成されているために、当該磁気抵抗エレメント21A
と21A’ 、21Bと21B。
2 ]、 Cと21C’ 、2]Dと21D゛によって
。
。
第12図に示したと同じような波形がそれぞれ第2図(
a)、(b)、(c)、(d)に示すように波形22A
と22A’ 、波形21Bと21B’ 、22Cと22
C’ 、波形21Dと21D′が略λ/′2幅の範囲に
渡って少しづつずらせながら重ね合わせたように位相が
ずれた幅の狭い信号群からなる2つの出力信号波形22
Aと22A’、21Bと21B’ 、22Cと22c′
21Dと21D′が得られると考えることができる。従
って、これら波形22 Aと22 A ’ 21Bと
21B’ 、22Cと22C’ 、21Dと21D′は
、実際には、積分された波形となるので。
a)、(b)、(c)、(d)に示すように波形22A
と22A’ 、波形21Bと21B’ 、22Cと22
C’ 、波形21Dと21D′が略λ/′2幅の範囲に
渡って少しづつずらせながら重ね合わせたように位相が
ずれた幅の狭い信号群からなる2つの出力信号波形22
Aと22A’、21Bと21B’ 、22Cと22c′
21Dと21D′が得られると考えることができる。従
って、これら波形22 Aと22 A ’ 21Bと
21B’ 、22Cと22C’ 、21Dと21D′は
、実際には、積分された波形となるので。
同図の点線23Aと23A’ 、23Bと23B、23
Cと23C’ 、23Dと23D′で示すように合成さ
れたものとなり、結果的には、中点の電位が第3図及び
第4図に示すような台形波(若しくは矩形波)の出力信
号波形24Aと24A、24Bと24B’ 、24Cと
24c′2 /4 Dと2・・ID′として出力端子1
8A−1と18A−2,18B−1と1813−2 1
.8C1:18cm2.18r)−1と18r)−2が
ら取り出すことかできる。
Cと23C’ 、23Dと23D′で示すように合成さ
れたものとなり、結果的には、中点の電位が第3図及び
第4図に示すような台形波(若しくは矩形波)の出力信
号波形24Aと24A、24Bと24B’ 、24Cと
24c′2 /4 Dと2・・ID′として出力端子1
8A−1と18A−2,18B−1と1813−2 1
.8C1:18cm2.18r)−1と18r)−2が
ら取り出すことかできる。
かかる出力信号波形24 Aと24 A ’ 24
Bと24B’ 、24Cと24C’ 、24Dと24[
〕 によれば、第12図に示した出力信号波形22.2
2’と異なり、ゼロに近い部分が少なくなるので、ゼロ
電位を横切る点が少なくなり、このゼロ点の計測は、基
準電圧の変動によって誤差を含むことがなくなり、又ノ
イズも少なくなるため、ノイズ誤動作がなくなる。
Bと24B’ 、24Cと24C’ 、24Dと24[
〕 によれば、第12図に示した出力信号波形22.2
2’と異なり、ゼロに近い部分が少なくなるので、ゼロ
電位を横切る点が少なくなり、このゼロ点の計測は、基
準電圧の変動によって誤差を含むことがなくなり、又ノ
イズも少なくなるため、ノイズ誤動作がなくなる。
第3図及び第4図に示す波形24 Aと24A’ 、2
4Bと24B’ 、24Cと24C′24Dと24D′
を得ることができる4相の磁気抵抗素子19において、
上記のように第1乃至第4の磁気抵抗素子19A乃至1
.9Dを上記した位相角だけずらせて形成し1例えば、
公知の4逓倍回路を用いれば4相の磁気エンコーダ信号
の分解能を4倍に向上させることができ、また更に逓倍
数の多いn逓倍回路を用いるならば、n逓倍に分解能を
向上させた斯う分解能の磁気エンコーダ信号を得ること
ができる。
4Bと24B’ 、24Cと24C′24Dと24D′
を得ることができる4相の磁気抵抗素子19において、
上記のように第1乃至第4の磁気抵抗素子19A乃至1
.9Dを上記した位相角だけずらせて形成し1例えば、
公知の4逓倍回路を用いれば4相の磁気エンコーダ信号
の分解能を4倍に向上させることができ、また更に逓倍
数の多いn逓倍回路を用いるならば、n逓倍に分解能を
向上させた斯う分解能の磁気エンコーダ信号を得ること
ができる。
従って、これらのエンコーダ信号をカウンタによって計
数すれば、磁気エンコーダの回転角等を計測できる。
数すれば、磁気エンコーダの回転角等を計測できる。
[他の実施例]
上記実施例では、各相の磁気抵抗素子19の中点から引
き出した導電体を出力端子として利用した例を示したが
、これに限る必要はなく、該中点の導電体を電源側と接
続される電源端子として利用し、磁気抵抗素子19の電
源端子側を出力端子として利用しても良い。
き出した導電体を出力端子として利用した例を示したが
、これに限る必要はなく、該中点の導電体を電源側と接
続される電源端子として利用し、磁気抵抗素子19の電
源端子側を出力端子として利用しても良い。
これに関しては2例えば9本発明者等が特願昭63−1
30173号にて種々の方式を説明しているので、詳細
は省略する。
30173号にて種々の方式を説明しているので、詳細
は省略する。
[発明の効果コ
本発明の磁気エンコーダは、4相の磁気エンコーダ信号
を得るために、多極着磁体の可動方向に4個の磁気抵抗
素子を配設することができない場合て、而も可動方向と
直角方向に余裕のある場合には1合理的に4個の磁気抵
抗素子を余裕をもって配設できる。丈な磁気抵抗素子そ
のものから、矩形波あるいは台形波の4相の磁気エンコ
ダの出力電位を取り出すことができるようになっている
ので、この4相の矩形波あるいは台形波の出力をデジタ
ル化して公知のn逓倍回路を用いればより分解能含向上
させた磁気エンコーダを得ることができる。また4相の
矩形波あるいは台形波の出力をデジタル化したときの誤
差が、非常に少なく、精度の良い分解能を向上させた磁
気エンコーダを安価且つ容易に構成できるため、簡単な
構成で、しかも精度良く、且つ安定して位置の計測が可
能になる。
を得るために、多極着磁体の可動方向に4個の磁気抵抗
素子を配設することができない場合て、而も可動方向と
直角方向に余裕のある場合には1合理的に4個の磁気抵
抗素子を余裕をもって配設できる。丈な磁気抵抗素子そ
のものから、矩形波あるいは台形波の4相の磁気エンコ
ダの出力電位を取り出すことができるようになっている
ので、この4相の矩形波あるいは台形波の出力をデジタ
ル化して公知のn逓倍回路を用いればより分解能含向上
させた磁気エンコーダを得ることができる。また4相の
矩形波あるいは台形波の出力をデジタル化したときの誤
差が、非常に少なく、精度の良い分解能を向上させた磁
気エンコーダを安価且つ容易に構成できるため、簡単な
構成で、しかも精度良く、且つ安定して位置の計測が可
能になる。
更に2本発明による磁気抵抗素子は、導体の全長が長い
ため、電気抵抗の高い磁気抵抗素子が容易に得られ、消
費電力の少ない磁気エンコーダを構成できる。このこと
は、特にバッテリー動作中に用いる磁気エンコーダとし
て最適な磁気抵抗素子といえ、これを用いた有用な4相
磁気エンコ〜ダを提供できるものとなる。
ため、電気抵抗の高い磁気抵抗素子が容易に得られ、消
費電力の少ない磁気エンコーダを構成できる。このこと
は、特にバッテリー動作中に用いる磁気エンコーダとし
て最適な磁気抵抗素子といえ、これを用いた有用な4相
磁気エンコ〜ダを提供できるものとなる。
第1図は本発明の一実施例を示す磁気エンコーダに用い
た磁気抵抗素子の説明図、第2図は第1図の磁気抵抗素
子を用いた場合の本発明の詳細な説明するため説明図、
第3図は本発明に用いた磁気抵抗素子のA相用の磁気エ
ンコーダの出力信号を示す波形図、第4図は本発明に用
いた磁気抵抗素子のA相用及びB相用の磁気エンコーダ
の出力信号を示す波形図、第5図は従来公知のインクリ
メンタル形ロ〜タリ磁気エンコーダの概略説明図、第6
図乃至第8図は磁気エンコーダの磁気エンコーダ磁極と
磁気抵抗素子との関係の説明図。 第9図は磁気抵抗素子の磁気エンコーダ処理回路の説明
図、第10図は同磁気エンコーダから得られるエンコー
ダ信号波形図、第11図は従来のA相分の磁気抵抗素子
の説明図、第12図は第11図の磁気抵抗素子を用いた
場合の磁気エンコーダの出力信号を示す図である。 [符号の説明] 1・・・ロータリ磁気エンコーダ。 2・ ・磁気エンコーダ磁極。 3・・・マグネットロータ、4・・・空隙5.5′ ・
・・磁気抵抗素子。 6.6a、6a’ 、6b、6b’ −−−磁気抵抗
エレメント 7・・・磁束。 8・・・磁気エンコーダ信号処理回路。 9−1.・・・、9−4・・・抵抗器。 10−1.10−2・・・コンパレータ。 11−1.11−2・・・磁気エンコーダ信号。 12.12A、12B、12C,12D・・・中点出力
端子用導電体。 13.13A、13B、13C,13D・・・端子用導
電体。 14.14A、14B、14C,14D・・・電源電池
。 15.15A、15B、15C,15D・・・端子用導
電体 16.16A、16B、16C,16D・・・電源電池
。 18A−1,18A−2,18B−1,18B−2,1
8C−1,18C−2,18D−118D−2・・・出
力端子 19 ・・磁気抵抗素子。 19A・・・第1の磁気抵抗素子。 19B・・・第2の磁気抵抗素子。 19C・・・第3の磁気抵抗素子。 19D・・・第4の磁気抵抗素子。 20・・・導体。 21A、21A’ 、21B、21B’ 、21C21
C、21F)、 2i[・・磁気抵抗エレメント 22.22 .22 7\ 、 22A’、2
2B。 22R、22C,22C、22D 22D’・・・
出)J信号波形 23A、23A 、23B 23B″ 23C23
c 、23D、 23D′ ・・・点線。 2・4A、2.1A 、2.・1B、24+3’ 、
24C。 24C’ 、24D、2/41)’ ・・・出力信号
波形、25 ・基板。
た磁気抵抗素子の説明図、第2図は第1図の磁気抵抗素
子を用いた場合の本発明の詳細な説明するため説明図、
第3図は本発明に用いた磁気抵抗素子のA相用の磁気エ
ンコーダの出力信号を示す波形図、第4図は本発明に用
いた磁気抵抗素子のA相用及びB相用の磁気エンコーダ
の出力信号を示す波形図、第5図は従来公知のインクリ
メンタル形ロ〜タリ磁気エンコーダの概略説明図、第6
図乃至第8図は磁気エンコーダの磁気エンコーダ磁極と
磁気抵抗素子との関係の説明図。 第9図は磁気抵抗素子の磁気エンコーダ処理回路の説明
図、第10図は同磁気エンコーダから得られるエンコー
ダ信号波形図、第11図は従来のA相分の磁気抵抗素子
の説明図、第12図は第11図の磁気抵抗素子を用いた
場合の磁気エンコーダの出力信号を示す図である。 [符号の説明] 1・・・ロータリ磁気エンコーダ。 2・ ・磁気エンコーダ磁極。 3・・・マグネットロータ、4・・・空隙5.5′ ・
・・磁気抵抗素子。 6.6a、6a’ 、6b、6b’ −−−磁気抵抗
エレメント 7・・・磁束。 8・・・磁気エンコーダ信号処理回路。 9−1.・・・、9−4・・・抵抗器。 10−1.10−2・・・コンパレータ。 11−1.11−2・・・磁気エンコーダ信号。 12.12A、12B、12C,12D・・・中点出力
端子用導電体。 13.13A、13B、13C,13D・・・端子用導
電体。 14.14A、14B、14C,14D・・・電源電池
。 15.15A、15B、15C,15D・・・端子用導
電体 16.16A、16B、16C,16D・・・電源電池
。 18A−1,18A−2,18B−1,18B−2,1
8C−1,18C−2,18D−118D−2・・・出
力端子 19 ・・磁気抵抗素子。 19A・・・第1の磁気抵抗素子。 19B・・・第2の磁気抵抗素子。 19C・・・第3の磁気抵抗素子。 19D・・・第4の磁気抵抗素子。 20・・・導体。 21A、21A’ 、21B、21B’ 、21C21
C、21F)、 2i[・・磁気抵抗エレメント 22.22 .22 7\ 、 22A’、2
2B。 22R、22C,22C、22D 22D’・・・
出)J信号波形 23A、23A 、23B 23B″ 23C23
c 、23D、 23D′ ・・・点線。 2・4A、2.1A 、2.・1B、24+3’ 、
24C。 24C’ 、24D、2/41)’ ・・・出力信号
波形、25 ・基板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 略々均一な幅でN極、S極の磁極が多数個設けられた多
極磁極体と、該多極磁極体に対向配置された磁気抵抗素
子からなる磁気エンコーダであって、下記構成要素(1
)乃至(4)からなることを特徴とする磁気エンコーダ
。 (1)磁気抵抗素子が上記多極磁極体の略(2n+1)
λ(但し、nは0以上の整数、λは上記多極着磁体の1
磁極の幅)磁極幅に渡って順次連続して櫛歯状等に形成
された磁気抵抗効果を有する導体群によって構成され、
該磁気抵抗効果を有する導体群の中点に端子を設け、該
端子を磁気エンコーダ出力を得るための端子若しくは電
源端子として用いてなるl(lは1以上の整数)個の第
1の磁気抵抗素子があること。 (2)上記第1の磁気抵抗素子から多極着磁体の可動方
向に直角な方向に沿って配置され、且つ多極着磁体の可
動方向に沿って略(mλ+λ/4・j)(mは0以上の
整数、jは1以上の整数)磁極幅位相をずらせた位置で
且つ他の磁気抵抗素子抗素子と重ならない位置に上記第
1の磁気抵抗素子同様に形成されたl個の第2の磁気抵
抗素子を有すること。 (3)上記第1の磁気抵抗素子から多極着磁体の可動方
向に直角な方向に沿って配置され、且つ多極着磁体の可
動方向沿って略(kλ+λ/4・j)(kは0以上の整
数で、整数n、m、jとは独立した整数)磁極幅位相を
ずらせた位置で且つ他の磁気抵抗素子と重ならない位置
に上記第1の磁気抵抗素子と同様に形成されたl個の第
3の磁気抵抗素子を有すること。 (4)上記第3の磁気抵抗素子から多極着磁体の可動方
向に直角な方向に沿って配置され、且つ多極着磁体の可
動方向沿って略(qλ+λ/4・j)(qは0以上の整
数で、整数n、m、j、kとは独立した整数)磁極幅位
相をずらせた位置で且つ他の磁気抵抗素子と重ならない
位置に上記第1の磁気抵抗素子と同様に形成されたl個
の第4の磁気抵抗素子を有すること。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33304189A JPH03191816A (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 磁気エンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33304189A JPH03191816A (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 磁気エンコーダ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03191816A true JPH03191816A (ja) | 1991-08-21 |
Family
ID=18261607
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33304189A Pending JPH03191816A (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 磁気エンコーダ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03191816A (ja) |
-
1989
- 1989-12-21 JP JP33304189A patent/JPH03191816A/ja active Pending
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