JPS6033002A - 位置センサ− - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁気抵抗効果素子（Ｍ、Ｒ素子）を複数個、こ
れに対向する永久磁石の磁極ピッチと等しいピッチで配
設した位置センサーの改良に関するものである。

第・１図（、）　、　（ｂ）は従来よシ実施されている
Ｍ、Ｒ素子を用いた磁気式位置センサーの説明図で１は
ガラス等の非磁性の絶縁物で構成した基板、２−１〜２
−４はコ字状に折シ返して配置したＭ、Ｒ素子、３Ａ〜
３Ｄは各Ｍ、Ｒ素子２−１〜２−４の電気出力端子、４
は端子３八〜３Ｄと各Ｍ、Ｒ素子との間を接続する導体
で、上記Ｍ、Ｒ素子２−１〜２−４と、端子３Ａ〜３Ｄ
及び接続導体４とは基板１の上に例えばＮｉ８０％、Ｆ
＠ｌ　２０　％の磁性体合金を厚さ１００ＯＸに蒸着し
、ホトエツチングの手段で一体的に形成してｓｂ、Ｍ、
Ｒ素子部の幅は例えば１０μ程度と他の部分の幅に比し
桁違いに小さく構成して磁気抵抗効果を高くしている。

５ａＭ、Ｒ素子に空隙を介して対向配設した永久磁石で
移動方向ｍに沿って一定のピッチＰでＮ極、Ｓ極交互に
着磁され、上記Ｍ、Ｒ素子２−１゜２−２　、２−３　
、２−４はこの永久磁石５の移動方向ｍと直角の方向に
折シ返し長さがｔとなるように配設され、かつその配設
ピッチはηピッチとなっている。

基板１のＭ、Ｒ素子２−１〜２−４を配設していない面
には任意の極性のバイアス用磁石６が当接され、永久磁
石５によ、９Ｍ、Ｒ素子に作用する磁界の強さをこのバ
イアス用磁石６によって平衡させである。

Ｍ、Ｒ素子はこれに作用する磁界が弱くなると抵抗値が
増大し、作用する磁界が強くなると抵抗値が減少すると
いう性質があシ、その特性を示すと第１図（ｃ）のＲ１
に示す形となる。即ち作用する磁界が零の時に抵抗が最
大で磁界が強くなると抵抗が減少するがこの性質は磁界
の極性Ｎ。

Ｓとは無関係である。

その為に磁界の極性の判別ができないので、第１図（ｂ
）に示すようにある極性のバイアス用磁石６を永久磁石
５とは反対の位置に設は永久磁石５による磁界を打消す
ように作用させている。

この結果第１図（ｃ）のＲ２に示すように抵抗が最大と
なる位置が←）Φの方向に移動し、抵抗変化の状況が、
永久磁石５による磁界が零となるｄ点を中心として←）
Φで増加、ｌΦで減少となシ、作用する磁界の極性の判
別が可能となる。

そこで第１図（ｄ）に示すように各Ｍ、Ｒ素子による抵
抗ｒ、〜ｒ４によってブリッジを構成し、このブリッジ
の一方の対向点間に平衡用抵抗Ｒａ　、Ｒｈの直列回路
と電源Ｅを夫々並列に接続する。

このようにした場合ブリッジの他方の対向点と上記平衡
用抵抗Ｒａ　ｙ　Ｒｂの接続点間に発生する不平衡電圧
を永久磁石５のｍ方向移動に対して示すと第１図（、）
の町及びｅ、のように永久磁石５の一極分を半サイクル
として略正弦波状に変化し、Ｍ、Ｒ素子２−１と２−２
との配設ピッチが職となっているのでｅ、とｅ、とは２
Ａだけ位相のずれた出力となる。

この出力電圧町とｅ、を波形変換すると４とφ２で示す
１４位相のずれた２相のパルス信号が得られ、このパル
ス信号のピッチは永久磁石５の着磁ピッチと一致するの
で、上記のノ（ル名の数を計数することによシ、永久磁
石と位置センサーとの相対的移動量を計測することがで
き、この原理によシ磁気式のエンコーダが実現されてい
る。

上述した磁気エンコーダはＭ、Ｒ素子を用いた位置セン
サーが磁性体薄膜をホトエツチング手段等で極めて微細
ピッチで高精度に量産することが容易であること、永久
磁石も高性能磁石の開発で、着磁ピッチを微細にするこ
とが容易となり分解度を高めることができること等の理
由で光学式のエンコーダに比し安価に高分解度のものを
製造できる利点がある。

しかしながら、上記位置センサーは磁束密度３０〜５０
ガウス程度の弱い磁場に感じ、これ以上磁束を増加して
も抵抗変化特性が飽和してしまうので、上記のような極
めて弱い磁束の下で動作させる事が重要であシ、従って
外部磁界に因る雑音障害を受け易いという欠点がある。

例えば第２図に示すように外部磁界ΦＸか作用した場合
を考えると、外部磁界ΦＸが一様の分布でＭ、Ｒ素子２
−１．２−２．２−３．２−４に作用したとしても、各
素子が受ける外部磁界の影響は必ずしも一様で杜なく出
力電圧に歪を与える。

この理由の１つ紘、Ｍ、Ｒ素子自体が磁性体であること
に起因し、Ｍ、Ｒ素子自体に誘導して成虫した磁極が、
Ｍ、Ｒ素子の周囲の磁界を歪ませることにある。

即ち第２図においてＭ、Ｒ素子２　ｉｔ２　２ｔ２−３
ｔ２−４は順次配列されておシ、その中Ｍ、Ｒ素子２−
２と２−３は夫々その両側に他のＭ、Ｒ素子が配設され
ているので、この両側の素子に誘導して成虫した磁極の
影響を受けるのに対し両端に位置するＭ、Ｒ素子２−１
と２−４とは隣接する素子が片側しか無いので片側のみ
の影響を受けることとな、り、Ｍ、Ｒ素子２−２と２−
３の群φとは影響の大きさが異なる為に出力電圧に歪を
生ずるようになる。

本発明の目的は外部磁界による影響を減少せしめた位置
センサーを得るにある。

本発明の他の目的は上述したＭ、Ｒ素子自体に誘導して
成牛じた磁界の影響が、各素子全部に対し同じように作
用し、その影響の大きさが同じとなるように構成し、結
果として出力電圧の歪を解消せしめた位置センサーを得
るにある。

本発明の位置センサーは、作用した磁界の強さに依り、
その抵抗値が変化する磁性合金の薄膜で形成した磁気抵
抗効果素子を複数個非磁性絶縁板上に設け、この配設ピ
ッチをこの素子に空隙を介して対向配設されるＮＳ交互
に等ピッチで着磁された永久磁石の着磁ピッチと等しく
して成る磁気式の位置センサーに於て、最も外側に位置
する磁気抵抗効果素子の更に上記複数個の磁気抵抗効果
素子の配設ピッチと同じピッチだけ離間して上記磁気抵
抗効果素子と同一形状のダミーの磁気抵抗効果素子を配
設したことを特徴とする。

以下図面によって本発明の詳細な説明する。

本発明に於ては第３図に示すようにＭ、Ｒ素子２−１と
２−４の夫々の外側に隣接してダミーのＭ、Ｒ素子７−
１と７−２とを配設し、このダミーのＭ、Ｒ素子の形状
、寸法をＭ、Ｒ素子２−１〜２−４と全く同じとし、夫
々Ｍ、Ｒ素子２−１とＭ、Ｒ素子２−４からの位置は的
とし、しかもダミーのＭ、Ｒ素子７−１と７−２とは閉
回路を構成せず、夫々の一端のみを上記Ｍ、Ｒ素子２−
１゜２−４の電源側の端子に接続せしめる。

本発明位置センサーは上記のような構成であるから、ダ
ミーのＭ、Ｒ素子７−１．７−２に誘導する磁界によっ
て成牛ずる磁極の影響は他のＭ、Ｒ素子２−１〜２−４
と全く同じであシ、Ｍ、Ｒ素子２−１　、２−２　、２
−３　、２−４の全部が両側に隣接して同じ形状の磁性
体が同じピッチで配設されていることになり、この磁性
体による相互の影響の大きさは全て同じとなるので結果
として出力電圧に歪が発生しないという効果が得られる
。

上記のように本発明では検出に使用するＭ、Ｒ素子の他
にダミーのＭ、Ｒ素子を同一の寸法と同一のピッチで配
設すると伝う簡単な構成で従来の欠点を一掃でき、また
ダミー素子は７オツトエツチングに依るもので、他の検
出用素子と一体的に形成できるのでコストを高めること
な〈実施できる等工業上火きい利益がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は従来の位置センサーの平面図、第１図（
ｂ）はその側面図、第１図（ｃ）はＭ、Ｒ素子の特性線
図、第１図（ａ）はそのブリッジ回路、第１図（、）は
出力信号波形図、第２図は外部磁界の説明図、第３図（
ａ）は本発明位置センサーの平面図、第３図（ｂ）はそ
の側面図である。 １・・一基板、２−１〜２−４・・・Ｍ、Ｒ素子、３Ａ
〜３Ｄ・・・端子、４・・・導体、５・・・永久磁石、
６・・・磁石、７−１．７−２・・・Ｍ、Ｒ素子、ｍ・
・・移動方向、Ｐ・・・ピッチ、ｔ・・・長さ。 ＋１０（０） 、＋ｔ　口（ｂ） ４−１１］　（Ｃ）　矛１圓（ｄ） ＋２圓 ＋　３［１（０） ＋３０（ｂ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　作用した磁界の強さに依シ、その抵抗値が変化
   する磁性合金の薄膜で形成した磁気抵抗効果素子を複数
   個非磁性絶縁板上に設け、との配設ピッチをこの素子に
   空隙を介して対向配設されるＮＳ交互に等ピッチで着磁
   された永久磁石の着磁ピッチと等しくして成る磁気式の
   位置センサーに於て、最も外側に位置する磁気抵抗効果
   素子の更に外側に上記複数個の磁気抵抗効果素子の配設
   ピッチと同じピッチだけ離間して上記磁気抵抗効果素子
   と同一形状のダミーの磁気抵抗効果素子を配設したこと
   を特徴とする位置センサー。
2. （２）　上記ダミーの磁気抵抗効果素子の一端を他の複
   数の磁気抵抗効果素子の電源側端子の１つに接続した特
   許請求の範囲第１項記載の位置センサー。