JPH03191824A - 磁気エンコーダ - Google Patents
磁気エンコーダInfo
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- JPH03191824A JPH03191824A JP33304489A JP33304489A JPH03191824A JP H03191824 A JPH03191824 A JP H03191824A JP 33304489 A JP33304489 A JP 33304489A JP 33304489 A JP33304489 A JP 33304489A JP H03191824 A JPH03191824 A JP H03191824A
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- magnetoresistive element
- magnetoresistive
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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、しがも精度が良好で
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。
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、しがも精度が良好で
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。
[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−ダについて説明すると
ロータリエンコーダは1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、光学式のものと磁気式のもの
があるが、i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6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。
ロータリエンコーダは1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、光学式のものと磁気式のもの
があるが、i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6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。
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2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7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7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NiCo系の金
属薄膜(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5を形成できる。
属薄膜(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5を形成できる。
導体6は、第7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8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。
できる。
横方向の磁束7xは1位相θ、導体6及び磁気エンコー
ダ磁極2の距離に量体し、導体6も、それに応じた抵抗
値Rをとる。
ダ磁極2の距離に量体し、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(N極2N、S極2Sそれぞれ
の中間部のところの磁界状態)では、横方向の磁束が無
いため無磁界と同様に出力信号が変化しないという特徴
がある。
ンサと異なり、磁界中心(N極2N、S極2Sそれぞれ
の中間部のところの磁界状態)では、横方向の磁束が無
いため無磁界と同様に出力信号が変化しないという特徴
がある。
上記した1本の導体6を有する磁気抵抗素子5によって
は1人相及びB相の磁気エコーダ信号を得ることができ
ないので、第9図に示すように4本の導体6a、6b、
6a’ 、6b’をそれぞれ順次に略λ/4だけずらし
て形成し、A相及びB相の磁気エンコーダ信号を得るよ
うにしている。
は1人相及びB相の磁気エコーダ信号を得ることができ
ないので、第9図に示すように4本の導体6a、6b、
6a’ 、6b’をそれぞれ順次に略λ/4だけずらし
て形成し、A相及びB相の磁気エンコーダ信号を得るよ
うにしている。
この磁気抵抗素子5は、A相の磁気エンコーダ信号を得
るために2つの導体6a、6a’ と、B相の磁気エン
コーダ信号を得るために導体6b。
るために2つの導体6a、6a’ と、B相の磁気エン
コーダ信号を得るために導体6b。
6b’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
エンコーダ磁極2の一磁極(N!2NまたはS極2S)
の幅を略λ(電気角で2π)とするとき、略λ/2幅ず
らせて形成している。
エンコーダ磁極2の一磁極(N!2NまたはS極2S)
の幅を略λ(電気角で2π)とするとき、略λ/2幅ず
らせて形成している。
同様に導体6bと6b’とは、互いに逆位相となるよう
に、略λ/′2幅ずらせて形成している。
に、略λ/′2幅ずらせて形成している。
また導体6aと6b 、及び6a’ と6b’ とは、
互いに略λ/4幅ずらして形成さねている。
互いに略λ/4幅ずらして形成さねている。
従って、磁気抵抗素子5は、略^/4ピッチずれて順次
、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
ータ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10図
の方法がある。この第10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tji’器9−1.
・・・、9−4により、ブリッジ、りを構成して抵抗変
化を電圧変化に変換し7コンパレータ1(11,10−
2により第11図(a)、(L+ンに示すよっな90゛
位相が異なる2つの矩形波のエンコーダ信号111.1
1−2を得ることができるようにしている。
ータ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10図
の方法がある。この第10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tji’器9−1.
・・・、9−4により、ブリッジ、りを構成して抵抗変
化を電圧変化に変換し7コンパレータ1(11,10−
2により第11図(a)、(L+ンに示すよっな90゛
位相が異なる2つの矩形波のエンコーダ信号111.1
1−2を得ることができるようにしている。
この矩形波のエン−1ダ信号11−.L、112をカウ
ンタによって計数すれば、磁気エンコダの回転角を計測
できる。
ンタによって計数すれば、磁気エンコダの回転角を計測
できる。
上記第1−0図に示した磁気抵抗素子5の磁気エンコー
ダ信号処理回路8は、磁気抵抗素子5の導体6aと6a
’ 、6b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。
ダ信号処理回路8は、磁気抵抗素子5の導体6aと6a
’ 、6b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A相分の
導体6a、6a“のみを取り出して描くと、第12図に
示すようなA相分の導体を有づる磁気抵抗素子5゛に描
くことができる。
導体6a、6a“のみを取り出して描くと、第12図に
示すようなA相分の導体を有づる磁気抵抗素子5゛に描
くことができる。
この磁気抵抗素子5”における導体6a6a’の形成す
べき条件は、上記磁気抵抗素イ5で説明したと全く同じ
て゛、櫛歯状の導体6aと6a’は、互いに略λ/′2
磁!lfi、幅位相が離れた位置に互いに逆位相となる
ように形成されている。
べき条件は、上記磁気抵抗素イ5で説明したと全く同じ
て゛、櫛歯状の導体6aと6a’は、互いに略λ/′2
磁!lfi、幅位相が離れた位置に互いに逆位相となる
ように形成されている。
導体6aの他端と導体6;3“の一端が共通接続され5
その中間を中点出力端子用導電体12に接続している。
その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13を介して電源電池
14の正側に接続1− 、導体6 a、 の他端は、
端子用導電体15を介して電源電池]6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1
8−2゜18−1を取り出している。
14の正側に接続1− 、導体6 a、 の他端は、
端子用導電体15を介して電源電池]6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1
8−2゜18−1を取り出している。
かかる磁気抵抗素子5゛によると、4:れらの導体6a
、6a’がマグネットロータ3の磁気エン:1−ダ磁極
2面に平行な磁界に感応して抵抗を減する。
、6a’がマグネットロータ3の磁気エン:1−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1マグネツトロータ3の磁気エン−1−
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1略λ/′2磁極幅異なる位置に設けられた導体
f)a、6a’は、マグネッ■・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を横切る回数を
出力端子1.8−1 。
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1略λ/′2磁極幅異なる位置に設けられた導体
f)a、6a’は、マグネッ■・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を横切る回数を
出力端子1.8−1 。
18−2から取り出してカウントする、:とにより、ロ
ータの回転数を計測できる。
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° (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13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、磁極ピッチに
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13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、磁極ピッチに
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くなっている幅の
短い波形が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すいという問
題点があった。
短い波形が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すいという問
題点があった。
ト記の問題点を解決する方法について、本件出願人は、
先に特願昭63−11.30174号(以下2先発明と
いう)ですでに開示しであるように9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
極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J、ンココ
ーにおいて、磁気抵抗素子が上記多極磁極体の略(2n
+j)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5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63−11.30174号(以下2先発明と
いう)ですでに開示しであるように9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
極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J、ンココ
ーにおいて、磁気抵抗素子が上記多極磁極体の略(2n
+j)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5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+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2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4図
及び第5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
ンコーダ信号になおすのに都合良く、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2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4図
及び第5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
ンコーダ信号になおすのに都合良く、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、多極着磁体のN極
、S&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9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、多極着磁体のN極
、S&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9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9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、S極の着磁ピ
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、S極の着磁ピ
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
、またその製造が困難になるため、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。
、またその製造が困難になるため、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
が生じていた。
が生じていた。
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していかなければならない
が2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、一定品質のものを歩留まり良く、製造すること
が困難であった。また、特に小さなロータ径の場合、磁
気抵抗素子から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子をそ周方向に沿
って多数個配設することは、ロータの形状上、困難な場
合があり、良品質のものを安価且つ容易に形成すること
は困難である。
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
が2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、一定品質のものを歩留まり良く、製造すること
が困難であった。また、特に小さなロータ径の場合、磁
気抵抗素子から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子をそ周方向に沿
って多数個配設することは、ロータの形状上、困難な場
合があり、良品質のものを安価且つ容易に形成すること
は困難である。
る。
[発明が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S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
子エレメント間の幅も信頼性を維持するために狭くする
事無く1例えば、ロータリ磁気エンコーダについて説明
すると小さなロータ径の場合でも、マグネットロータの
径の拡大を図ったり、あるいは2相の磁気抵抗素子を複
数組周方向に沿って並べたり、多極着磁体の可動方向と
直角方向に渡って数段に配設したりする事による製作上
の厄介さをなくシ、上記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
4相の磁気抵抗素子を幅の広いものにする事無く、即ち
幅の狭い4相の磁気抵抗素子とすることで小型高精度の
4相の高分解能磁気エンコーダを極めて容易且つ安価に
得ることができるようにすることを課題になされたもの
であ[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(2n+1)^(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出力端子若しくは電源
端子として利用してなる第1の磁気抵抗素子と、該第1
の磁気抵抗素子から多極着磁体の可動方向に沿って略λ
/4磁極幅位相をずらせた位置に上記第1の磁気抵抗素
子同様に形成された第2の磁気抵抗素子を上記第1の磁
気抵抗素子に重ね合わせて形成した第1の組の磁気抵抗
素子を設け、該上記第1の組の磁気抵抗素子と同様な第
2の組の磁気抵抗素子を上記第]の組の磁気抵抗素子か
ら略(mλ+λ/’8)(mは1以上の整数)磁極幅位
相をずらせて重ね合わせて配設することによって達成で
きる。
が図れる幅で着磁し、且つ、磁気抵抗素子の磁気抵抗素
子エレメント間の幅も信頼性を維持するために狭くする
事無く1例えば、ロータリ磁気エンコーダについて説明
すると小さなロータ径の場合でも、マグネットロータの
径の拡大を図ったり、あるいは2相の磁気抵抗素子を複
数組周方向に沿って並べたり、多極着磁体の可動方向と
直角方向に渡って数段に配設したりする事による製作上
の厄介さをなくシ、上記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
4相の磁気抵抗素子を幅の広いものにする事無く、即ち
幅の狭い4相の磁気抵抗素子とすることで小型高精度の
4相の高分解能磁気エンコーダを極めて容易且つ安価に
得ることができるようにすることを課題になされたもの
であ[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(2n+1)^(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出力端子若しくは電源
端子として利用してなる第1の磁気抵抗素子と、該第1
の磁気抵抗素子から多極着磁体の可動方向に沿って略λ
/4磁極幅位相をずらせた位置に上記第1の磁気抵抗素
子同様に形成された第2の磁気抵抗素子を上記第1の磁
気抵抗素子に重ね合わせて形成した第1の組の磁気抵抗
素子を設け、該上記第1の組の磁気抵抗素子と同様な第
2の組の磁気抵抗素子を上記第]の組の磁気抵抗素子か
ら略(mλ+λ/’8)(mは1以上の整数)磁極幅位
相をずらせて重ね合わせて配設す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19A、19B。
19C及び19Dの出力端子18A−1と18A−2,
18B−1と18B−2,18C−1と18C−2及び
1.8 D−1と18D−2から位相のずれた4相の磁
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4相の磁気エンコーダ信号が出力され
る。各相の磁気抵抗素子19A、19B、19C及び1
9Dは、略(2n+1)λ磁極幅に渡る磁気抵抗効果を
有する導体20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1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4図及び第5図に示すよう
に出力波形24Aと24A” 24Bと24B’ 、2
4Cと24C′24D及び24D′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と
して得られる。
18B−1と18B−2,18C−1と18C−2及び
1.8 D−1と18D−2から位相のずれた4相の磁
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4相の磁気エンコーダ信号が出力され
る。各相の磁気抵抗素子19A、19B、19C及び1
9Dは、略(2n+1)λ磁極幅に渡る磁気抵抗効果を
有する導体20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1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4図及び第5図に示すよう
に出力波形24Aと24A” 24Bと24B’ 、2
4Cと24C′24D及び24D′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と
して得られる。
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
高い磁気エンコダを得ることができる。
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
どを駆使した安価な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2分解能
を上げた磁気エンコーダを構成することができる。
どを駆使した安価な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2分解能
を上げた磁気エンコーダを構成することができる。
また2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
を得ることかできる。
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
を得ることかできる。
[実施例]
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
]9の説明図で、第2図は同磁気抵抗素子1つの分解斜
視図、第3図は同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4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5図は本発明に用いた磁気抵抗素子の第1乃
至第4相用の磁気エンコーダの出力信号を示す波形図で
ある。
]9の説明図で、第2図は同磁気抵抗素子1つの分解斜
視図、第3図は同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4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5図は本発明に用いた磁気抵抗素子の第1乃
至第4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1つでは、第1(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相川)の磁気抵抗素子19C及び第4の(
第4相用)の磁気抵抗素子19Dとで、第1相用乃至第
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相川)の磁気抵抗素子19C及び第4の(
第4相用)の磁気抵抗素子19Dとで、第1相用乃至第
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。
また磁気抵抗素子19は、第1(第1相用)の磁気抵抗
素子19Aと第2(第2相用)の磁気抵抗素子19Bと
で第1の組の磁気抵抗素子26を形成しており、第3(
第3相用)の磁気抵抗素子19Cと第4のく第4相用)
の磁気抵抗素子19Dとで第2の組の磁気抵抗素子27
を形成している。
素子19Aと第2(第2相用)の磁気抵抗素子19Bと
で第1の組の磁気抵抗素子26を形成しており、第3(
第3相用)の磁気抵抗素子19Cと第4のく第4相用)
の磁気抵抗素子19Dとで第2の組の磁気抵抗素子27
を形成している。
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)^
(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)^
(2) 但し、nは0以上の整数。
λは上記多極着磁体の11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12Aに出力端子1
8A−1を設け、該出力端子18A−1から磁気エンコ
ーダ出力を得るようにしてなる第1の磁気抵抗素子19
Aを薄膜絶縁体28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12Aに出力端子1
8A−1を設け、該出力端子18A−1から磁気エンコ
ーダ出力を得るようにしてなる第1の磁気抵抗素子19
Aを薄膜絶縁体28に形成している。
この実施例では、上式(2)において、n=0を選択し
ているため、第1の磁気抵抗素子19Aは、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群によって構成している。
ているため、第1の磁気抵抗素子19Aは、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の回転方向に沿って略λ/′4磁極幅位相をずらせた
上記薄膜絶縁体28位置に上記第1の磁気抵抗素子19
A同様に^磁極幅に渡って順次連続して御歯状等に形成
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2の磁気抵抗素子19Bをガラス基板などの絶縁
基板25の上面で、且つ上記薄膜絶縁体28の下面に形
成している。
2の回転方向に沿って略λ/′4磁極幅位相をずらせた
上記薄膜絶縁体28位置に上記第1の磁気抵抗素子19
A同様に^磁極幅に渡って順次連続して御歯状等に形成
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2の磁気抵抗素子19Bをガラス基板などの絶縁
基板25の上面で、且つ上記薄膜絶縁体28の下面に形
成している。
このように所定の位相をずらせて第2の磁気磁気抵抗素
子19Bの上面に薄膜絶縁体28を介して形成された第
1の磁気抵抗素子19Aの上面には、これらを保護する
目的で、上記絶縁基板25程度の幅を持った薄膜絶縁体
2つを設けている。
子19Bの上面に薄膜絶縁体28を介して形成された第
1の磁気抵抗素子19Aの上面には、これらを保護する
目的で、上記絶縁基板25程度の幅を持った薄膜絶縁体
2つを設けている。
このような組の磁気抵抗素子26を更に1組設けて、こ
れを第2の組の磁気抵抗素子27と称し、この第2の組
の磁気抵抗素子27の第1の磁気抵抗素子19A、第2
の磁気抵抗素子19Bに該当する磁気抵抗素子をそれぞ
れ第3の磁気抵抗素子19C1第4の磁気抵抗素子19
Dとし、それぞれ第3相用、第4相用の磁気エンコーダ
信号を得るために利用している。
れを第2の組の磁気抵抗素子27と称し、この第2の組
の磁気抵抗素子27の第1の磁気抵抗素子19A、第2
の磁気抵抗素子19Bに該当する磁気抵抗素子をそれぞ
れ第3の磁気抵抗素子19C1第4の磁気抵抗素子19
Dとし、それぞれ第3相用、第4相用の磁気エンコーダ
信号を得るために利用している。
尚、上記薄膜絶縁体28.29には、後記する端子用導
電体12A〜12D、13A〜13D。
電体12A〜12D、13A〜13D。
15A〜15Dを露出させなければならないため、端子
露出用切欠部28a、29aを形成している。尚、第1
の磁気抵抗素子19Aと第2の磁気抵抗素子19Bとを
二重に重ね合わせるわけであるから、薄膜絶縁体28.
29に形成した端子露出用切欠部28a、29aを介し
て露出する端子用導電体12A〜12D、13A〜13
D及び15A〜15Dが接触して重ならないように、各
磁気抵抗素子19A〜19Dを設計する必要があり、又
上記端子露出用切欠部2ga、29aもそれに適した位
置に形成する必要がある。
露出用切欠部28a、29aを形成している。尚、第1
の磁気抵抗素子19Aと第2の磁気抵抗素子19Bとを
二重に重ね合わせるわけであるから、薄膜絶縁体28.
29に形成した端子露出用切欠部28a、29aを介し
て露出する端子用導電体12A〜12D、13A〜13
D及び15A〜15Dが接触して重ならないように、各
磁気抵抗素子19A〜19Dを設計する必要があり、又
上記端子露出用切欠部2ga、29aもそれに適した位
置に形成する必要がある。
第2の組の磁気抵抗素子27は、該第1の組の磁気抵抗
素子26から、磁気エンコーダ磁極2の回転方向に沿っ
て略 mλ+λ/’8 (3)但し
1mは1以上の整数 磁極幅位相をずらせて重ね合わせ配設している。
素子26から、磁気エンコーダ磁極2の回転方向に沿っ
て略 mλ+λ/’8 (3)但し
1mは1以上の整数 磁極幅位相をずらせて重ね合わせ配設している。
すなわち第3の磁気抵抗素子19Cは、この実施例では
m−2を選択しているので、第1の磁気抵抗素子19A
から略(2λ+λ/8)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位置に形成している
。
m−2を選択しているので、第1の磁気抵抗素子19A
から略(2λ+λ/8)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位置に形成している
。
第4の磁気抵抗素子19Dは、上記第3の磁気抵抗素子
19Cから磁気エンコーダ磁極2の回転方向に沿−〕て
略略λ/4磁極幅位相ずらせた基板25位置に形成して
いる。
19Cから磁気エンコーダ磁極2の回転方向に沿−〕て
略略λ/4磁極幅位相ずらせた基板25位置に形成して
いる。
すなわち、磁気抵抗素子1−9は、薄膜絶縁体28また
は点線で示すガラス基板等の絶縁基板25位置に上記し
たような適宜な手段によって^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2
0群によって形成された第1乃至第4の磁気抵抗素子1
.9A、19B、1’JC,19Dを、順次、磁気エン
コーダ磁極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(2λ(−λ/8)磁極幅
位相がずれた位置、略(2λ→−λ/′8+λ/4)磁
極幅位相がずれた位置に形成しており、4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。
は点線で示すガラス基板等の絶縁基板25位置に上記し
たような適宜な手段によって^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2
0群によって形成された第1乃至第4の磁気抵抗素子1
.9A、19B、1’JC,19Dを、順次、磁気エン
コーダ磁極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(2λ(−λ/8)磁極幅
位相がずれた位置、略(2λ→−λ/′8+λ/4)磁
極幅位相がずれた位置に形成しており、4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。
第1乃至第4の磁気抵抗素子19A、・・・19Dは、
磁気エンコーダ磁極2(第6図参照)の略(2n+l)
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1例えば、■−0の場合を例にすると
、磁気エンコーダ磁極2の略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櫛歯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−)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2D゛位
1から、中点出力端子用導電体12A、12B、12C
,1,2Dを取り出すようにしている。該出力端子用導
電体1.2A、12B。
磁気エンコーダ磁極2(第6図参照)の略(2n+l)
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1例えば、■−0の場合を例にすると
、磁気エンコーダ磁極2の略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櫛歯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−)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2D゛位
1から、中点出力端子用導電体12A、12B、12C
,1,2Dを取り出すようにしている。該出力端子用導
電体1.2A、12B。
12C,12Dにより2分された図面に於いて左半分即
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 2]C,21+)
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群を磁気抵抗ニレメン+−21A’、21
B″、21C’21D゛ と表すこととする。
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 2]C,21+)
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群を磁気抵抗ニレメン+−21A’、21
B″、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群からなる順次、略^
/′0、略λ/′4.略(2λ+λ/8)、略(2λ+
λ/′8+λ/4)磁極幅だけ位相がずれて形成された
。それぞれ磁気抵抗ニレメン′ト21Aと21A 、
21Bと21B 、21Cと2IC’ 、2]Dと2
1D′とからなる第1乃至第11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群からなる順次、略^
/′0、略λ/′4.略(2λ+λ/8)、略(2λ+
λ/′8+λ/4)磁極幅だけ位相がずれて形成された
。それぞれ磁気抵抗ニレメン′ト21Aと21A 、
21Bと21B 、21Cと2IC’ 、2]Dと2
1D′とからなる第1乃至第11の磁気抵抗素子19A
、・・・、19Dを形成している。
また、」−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’、磁気抵抗ニレメン)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。
レメント21Aと21A’、磁気抵抗ニレメン)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1.9Aは、磁気抵抗エレメント2
1A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
、磁気抵抗ニレメンl−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相川磁気エンコーダ出力を取り出すための出
力端子18A−2,1,8A−1を取り出している。
1A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
、磁気抵抗ニレメンl−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相川磁気エンコーダ出力を取り出すための出
力端子18A−2,1,8A−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1’4B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相用磁気エンコーダ出力を取り出すための出力
端子18B−2,18B−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1’4B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相用磁気エンコーダ出力を取り出すための出力
端子18B−2,18B−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21
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210′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。を源電池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相川磁気エンコーダ出力を取り出すための出力端
子18C−2,180−1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210′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。を源電池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相川磁気エンコーダ出力を取り出すための出力端
子18C−2,180−1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と磁気抵抗エレメント21D°
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と磁気抵抗エレメント21D°
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6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相用磁気エンコーダ出力を取り出すための出力端
子18D2.18D−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6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相用磁気エンコーダ出力を取り出すための出力端
子18D2.18D−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6図に示すマグネッ
トロータ3の磁気エンコーダ磁極2に平行な磁界に感応
して抵抗を減する。
果を有する導体20群は1例えば第6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Oである
ので、略(2n+1)λの範囲に渡って形成された第1
乃至第4の磁気抵抗素子19A、・・・、19D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0を横切る回数を出力端子18A−1と1
8A−2,18B−1と18B−2,18C−1と18
C−2,18D−1と18D−2から略45度(λ/′
8)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ロー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Oである
ので、略(2n+1)λの範囲に渡って形成された第1
乃至第4の磁気抵抗素子19A、・・・、19D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0を横切る回数を出力端子18A−1と1
8A−2,18B−1と18B−2,18C−1と18
C−2,18D−1と18D−2から略45度(λ/′
8)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21Aと21
A’ 、第2の磁気抵抗素子19Bの磁気抵抗エレメン
ト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21Aと21
A’ 、第2の磁気抵抗素子19B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21C’ 、第4の磁気抵抗素子19D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’ 、21
Bと21B′21Cと21C’ 、21Dと21D′に
よって。
と21C’ 、第4の磁気抵抗素子19D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’ 、21
Bと21B′21Cと21C’ 、21D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/211m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2
2A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。
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/211m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2
2A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22Aと22A″、21Bと21B
’ 22Cと22C’ 21Dと21D′は、実際
には1M分された波形となるので。
’ 22Cと22C’ 21Dと21D′は、実際
には1M分された波形となるので。
同図の点線23Aと23A’ 、23Bと23B’ 、
23C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4図
及び第5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′24Dと24D′として出力端子
18A−1と18.12.18F3−]と]18B−2
,18C−と180−2,1.8D−1と18D−2か
ら取り出すことができる。
23C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4図
及び第5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′24Dと24D′として出力端子
18A−1と18.12.18F3−]と]18B−2
,18C−と180−2,1.8D−1と18D−2か
ら取り出すことができる。
かかる出力信号波形24Aと24A’ 、24Bと24
B’ 、24Cと24C’ 、24Dと24D゛によれ
ば、第13図に示した出力信号波形22.22’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’ 、24Cと24C’ 、24Dと24D゛によれ
ば、第13図に示した出力信号波形22.22’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11図及び第5図に示す波形24A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2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
上させた高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2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
上させた高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1つの電
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1つの電
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1例えば1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]
本発明の磁気エンコーダは、それぞれ2相の磁気エンコ
ーダ信号を得ることができる磁気抵抗素子それ自体かを
多極着磁体の可動方向に沿って適宜角位相をずらして二
重に重ね合わせて配設しであるので、この磁気抵抗素子
を多極着磁体の移動方向に沿って適宜間隔数いて配置す
ることにより1幅の小さなものを得ることができ、した
がって、極めて容易に磁気抵抗素子の位置合わせとその
配設ができる。しかも、磁気抵抗素子そのものが幅が狭
くて足りるので、ロータ径の小さなマグネットロータを
用いた場合でも、より多くの磁気エンコーダ信号を得る
ことができる。また磁気抵抗素子そのものから、矩形波
あるいは台形波の4相の磁気エンコーダの出力電位を取
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を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、且つ安定した位置の計測が可能になる。
ーダ信号を得ることができる磁気抵抗素子それ自体かを
多極着磁体の可動方向に沿って適宜角位相をずらして二
重に重ね合わせて配設しであるので、この磁気抵抗素子
を多極着磁体の移動方向に沿って適宜間隔数いて配置す
ることにより1幅の小さなものを得ることができ、した
がって、極めて容易に磁気抵抗素子の位置合わせとその
配設ができる。しかも、磁気抵抗素子そのものが幅が狭
くて足りるので、ロータ径の小さなマグネットロータを
用いた場合でも、より多くの磁気エンコーダ信号を得る
ことができる。また磁気抵抗素子そのものから、矩形波
あるいは台形波の4相の磁気エンコーダの出力電位を取
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を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、且つ安定した位置の計測が可能になる。
更に1本発明による磁気抵抗素子は、導体の全長が長い
なめ、電気抵抗の高い磁気抵抗素子が容易に得られ、消
費電力の少ない高分解能磁気エンコーダを構成できる。
なめ、電気抵抗の高い磁気抵抗素子が容易に得られ、消
費電力の少ない高分解能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相磁気エンコーダを提供できるものとなる。
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相磁気エンコー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図は同磁気抵抗素子の主
要分解斜視図、第3図は同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4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5図は本発明に用いた磁気抵抗素子
の第1乃至第4相用の磁気エンコーダの出力信号を示す
波形図、第6図は従来公知のインクリメンタル形ロータ
リ磁気エンコーダの概略説明図、第7図乃至第9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10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11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12図は従来のA相分の磁気抵抗素子の説
明図、第13図は第12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。 [符号の説明コ ト・・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−1,18B2.18
C−1,180−2,18D−1゜18D−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’ 、21C。 21C’ 、21D、21D’ ・・磁気抵抗エレメ
ント。 22.22’ 、22A、22A’ 、22B。 22B’ 、22C,22C’ 、22D、22D’・
・・出力信号波形。 23A、23A’ 、23B、23B’ 、23C。 23C’ 、23D、23D′ ・・・点線。 24A、24A’ 、24B、24B’ 、24C。 24C’ 、24D、24D″ ・・・出力信号波形、
25・・・基板、26・・・第1の組の磁気抵抗素子、
27・・・第2の組の磁気抵抗素子。 28.29・・・薄膜絶縁体。 28a、29a・・・端子露出用切欠部。 第3図 第 4 関 第5図 第9図 第10図 V 筒11図 第6図 第12図 第13図 cc
た磁気抵抗素子の説明図、第2図は同磁気抵抗素子の主
要分解斜視図、第3図は同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4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5図は本発明に用いた磁気抵抗素子
の第1乃至第4相用の磁気エンコーダの出力信号を示す
波形図、第6図は従来公知のインクリメンタル形ロータ
リ磁気エンコーダの概略説明図、第7図乃至第9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10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11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12図は従来のA相分の磁気抵抗素子の説
明図、第13図は第12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。 [符号の説明コ ト・・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−1,18B2.18
C−1,180−2,18D−1゜18D−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’ 、21C。 21C’ 、21D、21D’ ・・磁気抵抗エレメ
ント。 22.22’ 、22A、22A’ 、22B。 22B’ 、22C,22C’ 、22D、22D’・
・・出力信号波形。 23A、23A’ 、23B、23B’ 、23C。 23C’ 、23D、23D′ ・・・点線。 24A、24A’ 、24B、24B’ 、24C。 24C’ 、24D、24D″ ・・・出力信号波形、
25・・・基板、26・・・第1の組の磁気抵抗素子、
27・・・第2の組の磁気抵抗素子。 28.29・・・薄膜絶縁体。 28a、29a・・・端子露出用切欠部。 第3図 第 4 関 第5図 第9図 第10図 V 筒11図 第6図 第12図 第13図 cc
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(3)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出力端子若しく
は電源端子として利用してなる第1の磁気抵抗素子があ
ること。 (2)該第1の磁気抵抗素子から多極着磁体の可動方向
に沿って略λ/4磁極幅位相をずらせた位置に上記第1
の磁気抵抗素子同様に形成された第2の磁気抵抗素子を
上記第1の磁気抵抗素子に重ね合わせて形成した第1の
組の磁気抵抗素子があること。 (3)上記第1の組の磁気抵抗素子と同様な第2の組の
磁気抵抗素子を上記第1の組の磁気抵抗素子から略(m
λ+λ/8)(mは1以上の整数)磁極幅位相をずらせ
て重ね合わせて配設していること。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33304489A JPH03191824A (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 |
---|---|---|---|
JP33304489A JPH03191824A (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 磁気エンコーダ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03191824A true JPH03191824A (ja) | 1991-08-21 |
Family
ID=18261641
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33304489A Pending JPH03191824A (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 磁気エンコーダ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03191824A (ja) |
-
1989
- 1989-12-21 JP JP33304489A patent/JPH03191824A/ja active Pending
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