JPH09126711A - 磁気式角度検出装置 - Google Patents

磁気式角度検出装置

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JPH09126711A
JPH09126711A JP28426995A JP28426995A JPH09126711A JP H09126711 A JPH09126711 A JP H09126711A JP 28426995 A JP28426995 A JP 28426995A JP 28426995 A JP28426995 A JP 28426995A JP H09126711 A JPH09126711 A JP H09126711A
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JP
Japan
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magnetic
ring magnet
magnetic field
magneto
magnet
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Pending
Application number
JP28426995A
Other languages
English (en)
Inventor
Ibuan Godoreeru
イヴァン ゴドレール
Kiyoto Kobayashi
清人 小林
Tomoyori Ishii
智依 石井
Kaneo Mori
佳年雄 毛利
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Harmonic Drive Systems Inc
Original Assignee
Harmonic Drive Systems Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リング磁石と検出素子のギャップを大きくと
ることができ、検出精度の高い磁気式角度検出装置を提
案すること。 【解決手段】 磁気式角度検出装置1は、リング磁石2
と、この外周に配置した磁気ヘッド3を有し、磁気ヘッ
ド3は磁気インピーダンス素子4から構成されている。
磁気インピーダンス素子は従来の検出素子であるMR素
子等に比べて感度が極めて良いので、リング磁石とのギ
ャップを大きくでき、またそのギャップをリング磁石の
着磁間隔よりも大きな寸法にできる。また、複数の磁気
インピーダンス素子4−1、4−2を、リング磁石の外
周においてその半径方向あるいは円周方向に配列し、こ
れらの出力に基づき外乱磁界等の影響を検出結果から除
去して検出精度を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は磁気式角度検出装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の磁気式角度検出装置は、リング磁
石(角度を読み取るための磁界パターンが記録されてい
るディスク)と磁界の強さを読み取る検出素子(記録さ
れた磁界のパターンを読み取る素子、磁気ヘッドとも呼
ばれる。)で構成されている。
【0003】検出素子としては、一般にMR素子等が使
用されている。一般的に使用されているMR素子等の検
出感度を充分なものとするためには、検出素子とリング
磁石の間のギャップ(距離)を狭くする必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ギャップを狭
くすると、リング磁石と検出素子が接触しやすくなる。
【0005】例えば、リンク磁石の形状誤差、その軸の
心振れ等が原因となってリング磁石と検出素子が接触す
るおそれが高くなる。また、塵等の異物が狭いギャップ
に入り込み、これが原因となって回転が停止する等の弊
害も起き易くなる。
【0006】また、検出素子を、リング磁石のN極とS
極の着磁間隔以下の距離になるように、磁石面に近づけ
ると、検出磁界におけるリング磁石の円周方向の分配が
正弦波ではなくなる問題が生じる。このように磁界の円
周方向の分配が非正弦波になるので、てい倍による高分
解機能が得られにくくなる。さらには、正弦波を再び生
成するために工夫(数台の検出素子からの出力を組み合
わせる等の信号処理)が必要になる。
【0007】更に、従来の検出素子は感度が低いので、
着磁密度を上げて、分解能の改善および装置の小型化を
図るには限界がある。分解農を上げる場合、あるいはリ
ング磁石の直径を小さくする場合には、着磁間隔が狭く
なると共に磁界の強さも低下する。このために、従来の
検出素子では読みとりが不可能になってしまう。
【0008】本発明の課題は、この点に鑑みて、リング
磁石と検出素子のギャップを従来のように狭くする必要
のない磁気式角度検出装置を提案することにある。ま
た、本発明の課題は、従来に比べて分解能の改善および
装置の小型化を図ることの容易な磁気式角度検出装置を
提案することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明においては、角度を読み取るための磁界パ
ターンが記録されているリング磁石と、このリング磁石
の外周に配置されて当該リング磁石による磁界の強さを
検出する検出素子とを有し、この検出素子として磁気イ
ンピーダンス素子を採用したことを特徴としている。
【0010】ここで、検出結果から外乱磁界の影響を除
き、精度のよい角度検出を行うためには、リング磁石の
外周においてその半径方向に向けて磁気インピーダンス
素子を複数個配列し、これらの磁気インピーダンス素子
から得られる検出信号に基づき角度検出を行えばよい。
【0011】この代わりに、リング磁石の外周において
その円周方向に向けて複数個の磁気インピーダンス素子
を配列し、これらの磁気インピーダンス素子から得られ
る検出信号に基づき角度検出を行うようにしてもよい。
【0012】磁気インピーダンス素子を円周方向に配列
する場合には、それらの間隔をリング磁石の着磁間隔の
n倍(nは正の整数)に設定すれば、検出出力を最大に
することができる。また、この場合において、リング磁
石には短い周期の第1の磁界と共に、これよりも周期の
長い第2の磁界が着磁させ、この第2の磁界の一周期を
前記リング磁石の一回転に対応するように設定しておけ
ば、磁気インピーダンス素子の出力信号の和信号に基づ
き磁気式角度検出装置の原点位置を規定することができ
る。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
の実施の形態を説明する。
【0014】(実施例1)図1には、本発明を適用した
磁気式角度検出装置の一例を示してある。この磁気式角
度検出装置1は、リング磁石2と、この外周側に配置さ
れた磁気ヘッド3を有している。磁気ヘッド3は検出素
子としての磁気インピーダンス素子4を備え、この素子
4は素子駆動回路5に接続されている。この素子駆動回
路5には駆動電源が接続されていると共に、磁気インピ
ーダンス素子4の検出結果が、出力信号S0として出力
されるようになっている。
【0015】図2には、出力信号S0の例を示してあ
る。この信号は以下の仕様の検出装置から得られるもの
である。リング磁石2の外径は19mmであり、その外
周には着磁間隔60ミクロンで1000極の磁極が記録
されている。またヘッドに使用しているアモルファスワ
イヤは直径が30ミクロンであり、長さが3ミリメート
ルである。また、リング磁石と素子とのギャップは約1
ミリメートルである。
【0016】本例では検出素子として磁気インピーダン
ス素子を採用している。この磁気インピーダンス素子の
感度は従来の検出素子の数10倍以上もある。また、検出
に使われているアモルファスワイヤの直径は一般に数10
ミクロンである。したがって、本例の角度検出装置1は
次の特徴を備えている。
【0017】(1)リング磁石と検出素子と間のギャッ
プ(距離)を従来に比べて大きくできる。このため、こ
れらが相互の接触するおそれが低いので、リング磁石等
の加工精度は従来ほど高い精度が要求されない。また、
リング磁石等の組み付け精度も従来程高い精度が要求さ
れない。
【0018】(2)N極とS極の着磁間隔を狭くできる
ので、インクリメンタル方式の角度検出装置の分解能を
高めることができる。
【0019】(3)角度検出装置全体を小型にできる。
【0020】(4)リング磁石と検出素子間のギャップ
(距離)を従来に比べて大きくできる。すなわち、着磁
間隔と同一あるいはそれ以上にすることが容易である。
したがって、リング磁石における検出磁界の円周方向の
分配を正弦波として検出できる。このため、サンプリン
グてい倍の手法で円周方向のパルス数を増加できる。こ
れに対して、従来の検出素子の場合には感度が低いの
で、ギャップを着磁間隔以下(1/10程度)にする必要が
あった。
【0021】(外乱磁界または磁界オフセットの補償)
ここで、磁気角度検出装置においては、外部からの外乱
磁界、またはリング磁石に記録されている磁界のオフセ
ット(図3参照)がその検出出力に影響を及ぼす.この
影響を補償するための2つの方法を以下に説明する。
【0022】(実施例2)図4に示す磁気角度検出装置
11は、基本的な構成は実施例1と同様である。
【0023】しかし、磁気ヘッド3を構成する磁気イン
ピーダンス素子4として、リング磁石2の半径方向に沿
って配列した2個の磁気インピーダンス素子4−1、4
−2を備えている。それぞれの検出信号S1、S2を図
5に示す。
【0024】図5に示すように、リング磁石2の外周面
からの距離の異なる双方の磁気インピーダンス素子4−
1、4−2の位置において大きなのほぼ等しい外乱の磁
界(オフセット)を、これらの素子から得られる信号S
1、S2の振幅差(S1−S2)を得ることにより補償
できる。
【0025】(実施例3)外乱の影響は、図6に示すよ
うに、2つの磁気インピーダンス素子4−1、4−2
を、リング磁石2の外周においてその円周方向に配列し
た構成を採用しても除去することができる。
【0026】この構成では素子それぞれの出力信S1、
S2は図7に示すようになる。図7に示すように、円周
方向の異なる位置において大きさのほぼ等しい外乱の磁
界(オフセット)を2つの素子の出力の位相差(S1−
S2)で補償できる。この場合には、上記の実施例2の
場合に比べて、得られる信号の振幅が大きいことが利点
である. (実施例4)ここで、実施例3において、2つの磁気イ
ンピーダンス素子4−1、4−2を円周方向に配列する
に当たり、これらの素子間の距離を着磁間隔に等しくす
ることが望ましい。すなわち、2つの素子間の距離が丁
度着磁間隔に等しくなるように(位相180度)、また
はその正数倍になるように、これらの素子を配置する
と、最大の検出出力が得られる。各素子の2倍の出力
(S1−S2)を得ることができる。この状態を図8に
示してある。
【0027】図9は、図8の場合と同一の装置におい
て、リング磁石を半回転(180度)させた場合に得ら
れる出力信号S1、S2と、これらの位相差信号(S1
−S2)を示してある。
【0028】(その他の実施形態)次に、リング磁石に
着磁されている細かい間隔の磁界(短い周期)に周期の
長い磁界、例えばオフセットのような磁界を追加する。
磁気インピーダンス素子は上記の実施例4と同様は配列
を採用する。このようにすると、磁気インピーダンス素
子の出力信号S1、S2の和信号(S1+S2)によ
り、この周期の長い信号を取り出すことができる(図1
0参照)。この和信号の振幅は一台の素子での検出信号
に比べて2倍になり、短い周期の信号が相殺される。
【0029】長い周期の信号における周期を、例えばリ
ング磁石の一回転になるように設定すると、信号のレベ
ルを磁気式角度検出装置の原点を求めるために利用でき
る。
【0030】また、周期を適切に設定することによっ
て、得られる出力を例えばDCブラシレッスモータ及び
ACモータ等の制御信号として利用することもできる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気式角
度検出装置は、検出素子として磁気インピーダンス素子
を採用している。したがって、リング磁石と検出素子と
間のギャップ(距離)を従来に比べて大きくできる。こ
のため、これらが相互の接触するおそれが低いので、リ
ング磁石等の加工精度は従来ほど高い精度が要求されな
い。また、リング磁石等の組み付け精度も従来程高い精
度が要求されない。
【0032】また、N極とS極の着磁間隔を狭くできる
ので、インクリメンタル方式の角度検出装置の分解能を
高めることができる。さらに、角度検出装置全体を小型
にできる。
【0033】さらにまた、リング磁石と検出素子間のギ
ャップ(距離)を従来に比べて大きくできるのであるか
ら、そのギャップを、リング磁石の着磁間隔と同一ある
いはそれ以上にすることが容易である。したがって、リ
ング磁石における検出磁界の円周方向の分配を正弦波と
して検出できる。このため、サンプリングてい倍の手法
で円周方向のパルス数を増加できる。
【0034】これに加えて、本発明においては、複数の
磁気インピーダンス素子を用いているので、これらの検
出出力を用いて、外部からの外乱磁界、またはリング磁
石に記録されている磁界のオフセットの影響を除去でき
る。
【0035】さらには、複数の磁気インピーダンス素子
の出力を利用して、装置の原点位置を設定できる等の利
点も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の磁気式角度検出装置の概略
構成図である。
【図2】図1の装置の検出出力信号の例を示す信号波形
図である。
【図3】リング磁石に記録されている磁界のオフセット
による出力信号への影響を示すための信号波形図であ
る。
【図4】本発明の実施例2の磁気式角度検出装置の概略
構成図である。
【図5】図4の装置の出力信号およびその差信号を示す
信号波形図である。
【図6】本発明の実施例3の磁気式角度検出装置の概略
構成図である。
【図7】図6の装置の出力信号およびそれらの位相差信
号を示す信号波形図である。
【図8】本発明の実施例4の磁気式角度検出装置の出力
信号およびそれらの位相差信号を示す信号波形図であ
る。
【図9】本発明の実施例4の磁気式角度検出装置におけ
るリング磁石を180度回転した場合に得られる出力信
号およびそれらの位相差信号の信号波形図である。
【図10】本発明の他の実施形態における磁気式角度検
出装置の出力信号およびその和信号および差信号の信号
波形図である。
【符号の説明】
1 磁気式角度検出装置 2 リング磁石 3 磁気ヘッド 4、4−1、4−2 磁気インピーダンス素子 5 素子駆動回路
フロントページの続き (72)発明者 石井 智依 長野県南安曇郡穂高町大字牧1856−1 株 式会社ハーモニック・ドライブ・システム ズ穂高工場内 (72)発明者 毛利 佳年雄 愛知県名古屋市天白町島田黒石3911−3

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 角度を読み取るための磁界パターンが記
    録されているリング磁石と、このリング磁石の外周に配
    置されて当該リング磁石による磁界の強さを検出する検
    出素子とを有し、この検出素子は磁気インピーダンス素
    子であることを特徴とする磁気式角度検出装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記リング磁石の外
    周においてその半径方向に向けて複数個配列した前記磁
    気インピーダンス素子を備えており、これらの磁気イン
    ピーダンス素子により得られる検出信号に基づき外乱磁
    界を補償することを特徴とする磁気式角度検出装置。
  3. 【請求項3】 請求項1において、前記リング磁石の外
    周においてその円周方向に向けて複数個配列した前記磁
    気インピーダンス素子を備えており、これらの磁気イン
    ピーダンス素子から得られる検出信号に基づき外乱磁界
    を補償することを特徴とする磁気式角度検出装置。
  4. 【請求項4】 請求項3において、前記磁気インピーダ
    ンス素子は、前記リング磁石の着磁間隔のn倍(nは正
    の整数)の間隔で配列されていることを特徴とする磁気
    式角度検出装置。
  5. 【請求項5】 請求項4において、前記リング磁石には
    短い周期の第1の磁界と共に、これよりも周期の長い第
    2の磁界が着磁されており、この第2の磁界の一周期は
    前記リング磁石の一回転に対応するように設定されてお
    り、前記磁気インピーダンス素子の出力信号の和信号に
    基づき、装置の原点位置を規定することを特徴とする磁
    気式角度検出装置。
JP28426995A 1995-11-01 1995-11-01 磁気式角度検出装置 Pending JPH09126711A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19953190A1 (de) * 1999-11-05 2001-05-23 Bosch Gmbh Robert Sensoranordnung zur Erfassung eines Drehwinkels

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19953190A1 (de) * 1999-11-05 2001-05-23 Bosch Gmbh Robert Sensoranordnung zur Erfassung eines Drehwinkels
DE19953190C2 (de) * 1999-11-05 2002-11-07 Bosch Gmbh Robert Sensoranordnung zur Erfassung eines Drehwinkels

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