JPH0560568A - 磁気センサ - Google Patents

磁気センサ

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JPH0560568A
JPH0560568A JP21966291A JP21966291A JPH0560568A JP H0560568 A JPH0560568 A JP H0560568A JP 21966291 A JP21966291 A JP 21966291A JP 21966291 A JP21966291 A JP 21966291A JP H0560568 A JPH0560568 A JP H0560568A
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JP
Japan
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magnetic
pattern
sensor
sensitive pattern
insulating substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP21966291A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuya Ito
哲也 伊東
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置に組み込んだ場合の全体の小形化、分解
能の向上及び高出力化を実現する。 【構成】 磁気センサ11を構成する矩形状絶縁基板1
5は、透明ガラスより成り、外周部に複数個の磁極を備
えた磁気ディスクの回転軌跡面と平行するように配置さ
れる。絶縁基板15上には、磁気抵抗効果を持つNi−
Coのような強磁性体より成る櫛歯状感磁パターン16
を環状配置となるように形成する。具体的には、感磁パ
ターン16は、前記磁極の回転軌跡と直交する複数本の
直線状単位パターン16aを、磁極のピッチと同じピッ
チで放射状配置すると共に、これらの単位パターン16
aを、連結用パターン16bにより交互に異なる端部側
において連結して成る。感磁パターン16の両端には、
一対の電流供給端子16c、16dを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗効果を持つ材
料を利用した磁気センサ、特には磁気式の小形ロータリ
エンコーダに好適する磁気センサに関する。
【0002】
【従来の技術】例えば磁気式のロータリエンコーダにお
いては、磁気抵抗効果を利用した磁気センサを利用する
ことが行われており、この種のロータリエンコーダの一
例を図6に示す。
【0003】即ち、図6において、軸1aを中心に回転
する回転ドラム1は、少なくとも外周端面部が磁性体に
より形成されており、その磁性体部分を所定ピッチにて
交互に異なる極性に着磁することによって複数個の磁極
2が形成されている。磁気センサ3は、矩形状の絶縁基
板4の表面に櫛歯状の感磁パターン5を設けて成るもの
で、この感磁パターン5は、Ni−Coのような強磁性
体を蒸着などによりパターニングすることよって薄膜状
に形成されている。斯かる磁気センサ3にあっては、そ
の感磁パターン5の抵抗値が、これに作用する磁界の大
きさに対し反比例的に変化するものであり、感磁パター
ン5に定電流を供給しておくことにより、回転体1の回
転に応じた磁界変化に伴う感磁パターン5の抵抗値変化
状態を電圧信号として取り出すように構成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】磁気センサ3は、磁極
2の回転軌跡と対向した状態、つまり立てた状態で配置
されるものであるため、その配置のためには、高さ方向
(回転体の軸方向)に比較的大きなスペースを確保する
必要があり、これが全体の小形化を図る上での障害とな
る。また、回転体1における磁極2の着磁むらが磁気セ
ンサ3の出力に直接的に影響するから、分解能が高い良
質な出力を得るためには、磁極2の着磁精度を大幅に高
めねばならず、特に全体を小形化する場合には、着磁精
度をきわめて厳密に管理する必要が生じて製造性の悪化
を来たすことになる。
【0005】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、装置に組み込んだ場合の全体の小形
化並びに分解能の向上を実現できると共に、高出力化も
同時に実現できるなどの効果を奏する磁気センサを提供
するにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、複数個の磁極を所定ピッチにて円環状配置
して成る回転体の回転軌跡面と平行するように配置され
る絶縁基板を設けた上で、この絶縁基板上に、磁気抵抗
効果を持つ材料によって前記磁極群と対向した環状配置
となる櫛歯状感磁パターンを形成すると共に、この感磁
パターンの両端から一対の電流供給端子を引き出す構成
としたものである。
【0007】この場合、絶縁基板における感磁パターン
の中心位置に、回転体の回転中心に対する位置決めを行
うための位置決め手段を設ける構成としても良い。
【0008】また、感磁パターンを複数に分割し、各分
割感磁パターンを前記磁極ピッチの1/n(但し、nは
自然数)相当幅ずつずらして配置する構成とすることも
できる。
【0009】
【作用】回転体が回転されたときには、磁極群から磁気
抵抗効果を有する感磁パターンに作用する磁界の大きさ
が周期的に変化するようになり、これに応じて、感磁パ
ターンの抵抗値が変化する。従って、感磁パターンに対
し、その両端に設けられた一対の電流供給端子を通じて
定電流を供給しておけば、上記回転体の回転に応じた感
磁パターンの抵抗値変化を周期的に変化する電圧信号と
して取り出すことができる。
【0010】この場合、絶縁基板は、回転体の回転軌跡
面に対し平行した状態で配置されるものであるから、そ
の配置のために、回転体の軸方向に大きなスペースを確
保する必要がなくなり、全体の小形化を実現できる。ま
た、感磁パターンは、円環状配置された複数個の磁極と
対向した環状配置となるように形成されているから、磁
極群からの磁界の作用を受ける有効部分長が大きくなっ
て高出力化を実現できると共に、磁極の着磁むらがセン
サ出力に及ぼす影響を小さくできて分解能が向上するよ
うになる。
【0011】位置決め手段が設けられていた場合には、
感磁パターンの中心位置と回転体の回転中心との間の位
置決め、ひいては感磁パターンと磁極群との間の位置決
めを厳密に行うことができる。
【0012】感磁パターンが分割されていた場合には、
各分割パターンから夫々位相が異なる電圧信号を取り出
すことができるようになり、また、このような各電圧信
号を合成すれば、さらに分解能が高い出力を得ることが
可能になる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の第1実施例について図1〜図
4を参照しながら説明する。
【0014】図2において、磁気センサ11は、軸12
aを中心に回転する回転体たる磁気ディスク12と平行
するように配置され、以て磁気式のロータリエンコーダ
13を構成している。上記磁気ディスク12は、少なく
とも外周縁部が磁性体により構成されており、その磁性
体部分を所定ピッチにて交互に異なる極性に着磁するこ
とによって複数個の磁極14が形成されている。
【0015】図1において、磁気センサ11を構成する
矩形状絶縁基板15は、例えば透明ガラスより成るもの
で、前記磁気ディスク12の回転軌跡面と平行するよう
に配置される。この絶縁基板15上に環状配置となるよ
うに形成された櫛歯状感磁パターン16は、磁気抵抗効
果を持つNi−Coのような強磁性体をホト・エッチン
グ・プロセスなどにより薄膜状に蒸着して成るもので、
具体的には次に述べるような形状となっている。
【0016】即ち、感磁パターン16は、磁極14の回
転軌跡と直交する複数本の直線状単位パターン16a
を、磁極14のピッチと同じピッチで放射状配置すると
共に、これらの単位パターン16aを、連結用パターン
16bにより交互に異なる端部側において連結すること
によって、磁極14群と対向した環状配置を呈するよう
に形成されている。また、斯かる感磁パターン16の両
端には、これらと電気的に接続された状態の一対の電流
供給端子16c、16dが形成されている。
【0017】絶縁基板15上には、その感磁パターン1
6の中心と対応した位置に、位置決め手段たるマーカ1
7が設けられており、このマーカ17は、透明な絶縁基
板15の裏側からも確認可能となっている。尚、このマ
ーカ17は、感磁パターン16の蒸着時において、その
蒸着手段により同時に形成すれば良い。さらに、絶縁基
板15上には、これを電流供給端子16c、16d部分
を残して覆う保護膜18(二点鎖線参照)がコーティン
グされており、この保護膜18は、例えばSiO2 、S
i3 N4 、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂のような絶縁
材料により形成されている。
【0018】上記構成においては、磁気センサ12の感
磁パターン16に対して、電流供給端子16c、16d
を介して定電流を流しておく。このような状態で磁気デ
ィスク12が回転されたときには、磁気抵抗効果を有す
る感磁パターン16に対し磁極14群から作用する磁界
の大きさが周期的に変化するようになり、これに応じ
て、感磁パターン16の抵抗値が変化する。
【0019】具体的には、強磁性体により構成された感
磁パターン16は、これに作用する磁界の大きさに応じ
て抵抗値が反比例的に変化するという磁気抵抗効果を有
するから、その抵抗値は、図3(a)に示す状態(単位
パターン16aと磁極14間の磁気中性点とが対向した
状態)と図3(b)に示す状態(単位パターン16aと
磁極14の中央部とが対向した状態)との間で最大変化
を示すようになる。従って、斯様な感磁パターン16の
抵抗値変化を、図4に示すような周期的に変化する電圧
信号として取り出すことができるものであり、この電圧
信号の周期は、磁極14の着磁ピッチ及び磁気ディスク
12の回転数に依存して決まるようになる。
【0020】上記した本実施例によれば、絶縁基板15
は、磁気ディスク12の回転軌跡面に対し平行した状態
で配置されるものであるから、その配置のために、磁気
ディスク12の軸方向に大きなスペースを確保する必要
がなくなり、ロータリエンコーダ13に組み込んだ場合
でも全体の小形化を実現できる。また、感磁パターン1
6は、円環状配置された複数個の磁極14と対向した環
状配置となるように形成されているから、磁極14群か
らの磁界の作用を受ける有効部分長、つまり単位パター
ン16aの総延長が大きくなり、磁気センサ11の高出
力化を実現できるようになる。しかも、磁極14に多少
の着磁むらがあった場合でも、その着磁むらが磁気セン
サ11の出力に及ぼす影響を、感磁パターン16の全周
に渡る積分効果により抑制できるようになって分解能が
向上する。この結果、磁極14の着磁精度を従来構成の
ように厳密に管理する必要がなくなり、その製造性の向
上を期待できるようになる。
【0021】さらに、磁気センサ11の絶縁基板15を
透明に形成すると共に、この絶縁基板15上における感
磁パターン16の中心と対応した位置にマーカ17を設
ける構成としたから、ロータリエンコーダ13の組立時
において磁気センサ11と磁気ディスク12との間の位
置決めを行う際には、上記マーカ17と磁気ディスク1
2の軸12aとを位置合わせするだけで、感磁パターン
16の中心位置と磁気ディスク12の回転中心との間の
位置決め、ひいては感磁パターン16と磁極14群との
間の位置決めを厳密に行うことができる。
【0022】図5には本発明の第2実施例が示されてお
り、以下これについて前記第1実施例と異なる部分のみ
説明する。
【0023】即ち、絶縁基板15上には、第1実施例に
おける感磁パターン16を4個に分割した形態の感磁パ
ターン19〜22が形成されており、各感磁パターン1
9〜22は、磁極14の配列ピッチα(各感磁パターン
19〜22の単位パターン19a〜22aのピッチに対
応)の1/4相当幅ずつずれた状態で環状配置されてい
る。また、各感磁パターン19〜22の両端には、これ
らと電気的に接続された状態の一対の電流供給端子19
b〜22b、19c〜22cが夫々形成されている。
【0024】このような構成によれば、各分割パターン
19〜22から夫々位相が異なる電圧信号を取り出すこ
とができるようになり、このような各電圧信号を合成す
れば、磁気センサとしての分解能をさらに高めることが
可能になる。
【0025】尚、上記各実施例では、感磁パターン16
或は19〜22をNi−Coにより形成したが、磁気抵
抗効果を持つ他の材料、例えばNi−Feのような強磁
性体或はInSbのような半導体により形成する構成と
しても良いものである。また、上記各実施例では、絶縁
基板15における感磁パターン16の中心位置に設ける
位置決め手段として、マーカ17を例に挙げたが、透孔
を位置決め手段として設ける構成としても良い。
【0026】
【発明の効果】以上の説明によって明らかなように、請
求項1記載の発明によれば、複数個の磁極を円環状配置
して成る回転体の回転軌跡面と平行するように配置され
る絶縁基板を設けた上で、この絶縁基板上に、磁気抵抗
効果を持つ材料によって前記磁極群と対向した環状配置
となる櫛歯状感磁パターンを形成する構成としたので、
ロータリエンコーダのような装置に組み込んだ場合の全
体の小形化並びにその装置の製造性の向上を実現できる
共に、分解能並びに高出力化も同時に実現できるという
優れた効果を奏することができる。
【0027】また、請求項2に記載の発明によれば、感
磁パターンと磁極群との間の位置決めを厳密に行い得る
ようになり、請求項3に記載の発明によれば、さらに分
解能が高い出力を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す平面図
【図2】ロータリエンコーダに組み込んだ状態での斜視
【図3】要部を直線方向に展開した状態で示す摸式図
【図4】作用説明用の波形図
【図5】本発明の第2実施例を示す平面図
【図6】従来例を概略的に示す斜視図
【符号の説明】
図中、11は磁気センサ、12は磁気ディスク(回転
体)、13はロータリエンコーダ、14は磁極、15は
絶縁基板、16は感磁パターン、17はマーカ(位置決
め手段)、19〜22は感磁パターンを示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数個の磁極を所定ピッチにて円環状配
    置して成る回転体の回転軌跡面と平行するように配置さ
    れる絶縁基板と、この絶縁基板上に磁気抵抗効果を持つ
    材料によって前記磁極群と対向した環状配置となるよう
    に形成された櫛歯状感磁パターンと、この感磁パターン
    の両端から引き出された一対の電流供給端子とを備えた
    ことを特徴とする磁気センサ。
  2. 【請求項2】 絶縁基板における感磁パターンの中心位
    置には、回転体の回転中心に対する位置決めを行うため
    の位置決め手段が設けられていることを特徴とする請求
    項1記載の磁気センサ。
  3. 【請求項3】 感磁パターンを複数に分割した状態で備
    え、各分割感磁パターンを磁極ピッチの1/n(但し、
    nは自然数)相当幅ずつずらして配置したことを特徴と
    する請求項1記載の磁気センサ。
JP21966291A 1991-08-30 1991-08-30 磁気センサ Pending JPH0560568A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013234939A (ja) * 2012-05-10 2013-11-21 Alps Electric Co Ltd 磁気検出装置及び磁気エンコーダ
JP2016169966A (ja) * 2015-03-11 2016-09-23 日本電産サンキョー株式会社 磁気センサおよびモータ

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TWI679401B (zh) * 2015-03-11 2019-12-11 日商日本電產三協股份有限公司 磁性感測器及馬達

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