JPH0477246B2 - - Google Patents

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JPH0477246B2
JPH0477246B2 JP58021492A JP2149283A JPH0477246B2 JP H0477246 B2 JPH0477246 B2 JP H0477246B2 JP 58021492 A JP58021492 A JP 58021492A JP 2149283 A JP2149283 A JP 2149283A JP H0477246 B2 JPH0477246 B2 JP H0477246B2
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JP
Japan
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magnetic
magnetoresistive elements
magnetoresistive
detection circuits
rotation sensor
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JP58021492A
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JPS59147213A (ja
Inventor
Katsuyoshi Tamura
Hiromi Kanai
Kozo Odawara
Kunio Myashita
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Publication of JPH0477246B2 publication Critical patent/JPH0477246B2/ja
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    • 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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Linear Or Angular Velocity Measurement And Their Indicating Devices (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は磁気回転センサ、特に回転体の全周に
配設した磁気記録媒体に等間隔で着磁した磁気パ
ターンから得られる磁気信号を、近接して配置し
た磁気抵抗素子により電気信号として読み取るこ
とによつて、回転体の回転角を検出する磁気回転
センサに関するものである。
〔従来技術〕
一般にこの種の磁気回転センサにおいては、回
転体の1回転当りの出力信号数が多いほど高精度
の測定を行なうことが可能であり、そのためには
磁気記録媒体に着磁する磁気パターンのピツチを
小さくすれば良い。
しかしながら、このように磁気パターンのピツ
チを小さくした場合にはそこから得られる磁気信
号も小さくなるため、これを検出する磁気抵抗素
子との間の間隔(スペーシング)を小さくする必
要が生じる。しかしながらこのスペーシングを小
さくすると、磁気記録媒体と磁気抵抗素子とがク
ラツシングする恐れが生じ、機械的な精度の上か
ら限界があつた。
ところで、この種の磁気回転センサにおいて、
磁気記録媒体の複数の磁極の数を増加させる代わ
りに、前記磁気記録媒体に対向配置させる磁気抵
抗素子の数を増大させ、各々の磁気抵抗素子から
得られる出力電圧を合成させることにより、高精
度で回転の検出を行なう手段が知られており、こ
の手段としては、例えば、実開昭55−51797号、
実開昭56−58513号に開示のものが挙げられる。
しかるに、前記手段においても、機械的にまた
は精度的に増大させる磁気抵抗素子の数に限度が
あることはきわめて明らかなことである。
〔発明の目的〕
したがつて、本発明は、前記のような状況に鑑
みてなされたもので、その目的は、磁気記録媒体
と磁気抵抗素子との間の間隔を狭めることなく、
かつ、磁気抵抗素子の相互間隔を考慮することな
く多くの磁気抵抗素子を配置できる磁気回転セン
サを提供することにある。
〔発明の概要〕
前記目的を達成するために、本発明は、回転体
の全周面に設けられかつ一定のピツチをもつて交
互に着磁方向を異ならせた複数の磁極を有する磁
気記録媒体と、前記磁気記録媒体に対向した位置
に離間配置され、前記回転体の回転方向に一定間
隔で並置された複数の磁気抵抗素子とからなり、
前記複数の磁極により形成される磁気パターンに
基づく周期的な変動磁場を、前記複数の磁気抵抗
素子によつて周期的な電気抵抗の変化として検出
する磁気回転センサにおいて、前記複数の磁気抵
抗素子を、前記複数の磁極における複数ピツチに
またがり、かつ、絶縁体を介して多層構造になる
ようにそれぞれ並置させ、しかも、前記絶縁体を
介して隣接する磁気抵抗素子間の中心間隔が各磁
気抵抗素子の幅より小さくなるように選び、前記
複数の磁気抵抗素子の中の所定の順番のものを順
次ブリツジ接続して複数の磁気検出回路を構成
し、これら複数の磁気検出回路から互いに位相の
異なる複数の検出信号を得るようにしたものであ
る。
〔発明の実施例〕
次に図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明
する。
第1図は本発明による磁気回転センサの一例を
示す要部断面側面図である。同図において、モー
タ1によつて駆動されるシヤフト2に、周面に全
周に亘つて一定のピツチλで着磁された磁気パタ
ーンを有する磁気記録媒体を備えた磁気ドラム3
が結合されている。また、回転体のハウジングに
固定された支持台4上には基板5が固定されてお
り、この基板5の表面上には薄膜状の磁気抵抗素
子6が形成され、この磁気抵抗素子6は前記磁気
ドラム3の周面上の磁気記録媒体と一定の間隔7
を隔てて対向している。
第2図は前記磁気ドラム3と前記磁気抵抗素子
6との組合せ構成例を示したものである。同図に
おいて、矢印Aは磁気ドラム3の回転方向を示
し、この磁気ドラム3上に形成された複数のN−
S磁極からなる磁気トラツク3aの回転方向Aに
沿つて1磁極ピツチλに対して14本の割合で磁気
抵抗素子61〜614,61′〜614′がそれぞれ形成配
置されている。そして、これらの磁気抵抗素子6
〜614,61′〜614′は連続配置されるN−S磁極
の2磁極にまたがつて7本周期毎の4本を1組と
して組合せ、第3図a,bに示すように、ブリツ
ジ接続して磁気抵抗素子61,68,61′,68′か
らなる磁気検出回路6Aを、また、磁気抵抗素子
2,69,62′,69′からなる磁気検出回路6B
をそれぞれ同様にして7組構成されている。
このような構成において、磁気ドラム3を回転
させると、磁気記録媒体に着磁された磁気パター
ンに対応して磁気抵抗素子6に加わる磁場が周期
的に変化する。この結果、7組の磁気検出回路7
A,7B,…の電気抵抗も周期的に変化するた
め、これらの磁気検出回路7A,7B,…に流す
電流を波形成形することにより、第5図a〜gに
示すように位相の異なる7種類のパルス波形の出
力信号が得られることになる。
この場合、磁気パターンのピツチはλであるか
ら、得られる出力信号の周期もそれぞれλとなる
が、7組の磁気検出回路7A,7B,…7Gは磁
気ドラム3の回転方向Aに沿つて互いにλ/(2
×7)のピツチで配列されているため、位相が
25.7°づつずれた7組の出力信号が得られる。そ
して、第4図aに示すように、7組の磁気検出回
路7A,7B,…7Gを構成する28個の磁気抵抗
素子61乃至614,61′乃至614′を基板5上に配列
させる際に、各磁気抵抗素子61乃至614,61′乃
至614′の幅をWとし、隣合う磁気抵抗素子61
至614,61′乃至614′間の中心間隔をPとしたと
き、W>Pに選んだ際には、各磁気抵抗素子61
乃至614,61′乃至614′が重なり合うようになる
が、本実施例においては、各磁気抵抗素子61
至614,61′乃至614′を絶縁体8を介して1つお
きに上下に配置して2層構造になるように、具体
的には、磁気抵抗素子61,63,65,67,…を
下側に、磁気抵抗素子62,64,66,68,…を
上側に配置するように構成しているものである。
この場合は、第4図bに示すように、リード部
9を間にして、磁気抵抗素子61,63,65,6
,…を一方側に、磁気抵抗素子62,64,66
8,…を他方側にというように、各磁気抵抗素
子61乃至614,61′乃至614′を交互に組合せ配列
させることも可能になる。このため、各7組の磁
気検出回路7A,7B,…7Gからの出力の位相
差を正確に合わせることが可能になる。
一般に工作機械等に使用される回転センサにお
いては、直径約50mmの磁気ドラム3で約5000ppr
(pulse per revolution)、磁気ドラム3と磁気抵
抗素子6との間の間隔7が約0.2mmの条件が要求
される。そして、磁気ドラム3に約5000pprを着
磁すると、着磁ピツチは約31.4μmとなり、間隔
7を約0.2mmにとることは極めて困難である。そ
こで、前記構成によれば、着磁ピツチλを約
126μmとして7相の出力信号で出力する(この
とき各相間の位相差は180/7=25.71°となる)
ことにより、間隔7の寸法が約0.2mmでも約20ガ
ウス程度の磁場を検出して出力させることが可能
となつた。また、各出力信号の位相差を正常にコ
ントロールする必要があることから、位相差ある
いは7相の出力の順番を常に正しく保つため、第
2図および第3図で説明したように2磁極ピツチ
内にブリツジ検出方式の磁気検出回路7A,7
B,…を配置することにより、位相差を正確にコ
ントロールすることができる。この場合、7相出
力なので、1磁極ピツチλ内に14本の磁気検出素
子61〜614を配置すると、各素子間ピツチは約
15.7μとなる。一方、磁気抵抗素子6の低磁場で
の検出感度を向上させるには磁気抵抗素子6のパ
ターン幅を約15μm以上必要とすることから、第
4図a,bで説明したように各磁気抵抗素子61
〜67を2層構造、交互に並列に配置する構造と
することにより、容易に実現することができる。
なお、前述した実施例においては、2磁極ピツ
チ内にブリツジ検出方式の磁気検出回路を設けた
場合について説明したが本発明は2磁極ピツチに
限定されるものではなく、また1磁極ピツチ内に
差動検出方式の3端子構成からなる磁気検出回路
を設けても前述と全く同様の効果が得られること
は勿論である。
また、前述した実施例においては、磁気記録媒
体を磁気ドラム上に設けた場合について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、例
えば磁気デイスクを用いた場合に適用しても同様
の効果が得られることは言うまでもない。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、複数の
磁気抵抗素子を絶縁体を介して多層構造になるよ
うに並置させているので、磁気記録媒体と磁気抵
抗素子との間の間隔を狭める必要はなく、前記並
置させる磁気抵抗素子の数を増大させることが可
能になる。そして、前記磁気抵抗素子の数を増大
させることにより、測定精度が向上し、高分解能
を得ることが可能になるという効果がある。さら
に、前記磁気抵抗素子の数を増大させる際にも、
機械的な加工条件や組立て条件に何等の制約を受
けずに行なうことができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による磁気回転センサの一例を
示す要部断面構成図、第2図は磁気ドラムと磁気
抵抗素子との組合せ配列例を示す平面図、第3図
a,bは磁気検出回路の一例を示す図、第4図
a,bは磁気抵抗素子の配列例を示す要部断面
図、平面図、第5図a〜gは第2図、第3図の配
列例を用いた場合に得られる出力信号波形図であ
る。 1……モータ、2……シヤフト、3……磁気ド
ラム、4……支持台、5……基板、6,61〜6
14,61′〜614′……磁気抵抗素子、6A,6B…
…磁気検出回路、7……間隔、8……絶縁層、9
……リード部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 回転体の全周面に設けられかつ一定のピツチ
    をもつて交互に着磁方向を異ならせた複数の磁極
    を有する磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体に対
    向した位置に離間配置され、前記回転体の回転方
    向に一定間隔で並置された複数の磁気抵抗素子と
    からなり、前記複数の磁極により形成される磁気
    パターンに基づく周期的な変動磁場を、前記複数
    の磁気抵抗素子によつて周期的な電気抵抗の変化
    として検出する磁気回転センサにおいて、前記複
    数の磁気抵抗素子を、前記複数の磁極における複
    数ピツチにまたがり、かつ、絶縁体を介して多層
    構造になるようにそれぞれ並置させ、しかも、前
    記絶縁体を介して隣接する磁気抵抗素子間の中心
    間隔が各磁気抵抗素子の幅より小さくなるように
    選び、前記複数の磁気抵抗素子の中の所定の順番
    のものを順次ブリツジ接続して複数の磁気検出回
    路を構成し、これら複数の磁気検出回路から互い
    に位相の異なる複数の検出信号を得ることを特徴
    とする磁気回転センサ。
JP2149283A 1983-02-14 1983-02-14 磁気回転センサ Granted JPS59147213A (ja)

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JPH0477246B2 true JPH0477246B2 (ja) 1992-12-07

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JPS59147213A (ja) 1984-08-23

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