Prioritätsanspruchpriority claim
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-108195 , die am 10. Mai 2012 eingereicht worden ist und deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme eingefügt wird.This application claims the priority of Japanese Patent Application No. 2012-108195 , filed May 10, 2012, the contents of which are hereby incorporated by reference.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Magnet-Detektionsvorrichtung und einen Magnet-Encoder, die jeweils eine hohe Auflösung haben.The present invention relates to a magnetic detection device and a magnetic encoder each having a high resolution.
2. Beschreibung des Standes der Technik2. Description of the Related Art
In der internationalen Veröffentlichung Nr. WO 2009/051069 und der ungeprüften Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2007-199007 ist eine Erfindung, die sich auf eine hochauflösende Magnet-Detektionsvorrichtung bezieht, offenbart worden.In international publication no. WO 2009/051069 and the unaudited publication of the Japanese Patent Application No. 2007-199007 For example, an invention relating to a high-resolution magnetic detection device has been disclosed.
In jedem dieser Patentdokumente sind mehrere GMR-Elemente in vorgegebenen Abständen entlang der Rotationsrichtung eines Magneten angeordnet. Zusätzlich ändert sich bei der Rotation des Magneten die Positionsbeziehung zwischen jedem GMR-Element und dem Magneten. Dementsprechend ändert sich ein Ausgangssignal der Magnet-Detektionsvorrichtung, und es ist möglich, eine große Anzahl an Impulssignalen zu erhalten, bevor der Magnet eine vollständige Rotation ausführt.In each of these patent documents, a plurality of GMR elements are arranged at predetermined intervals along the rotational direction of a magnet. In addition, as the magnet rotates, the positional relationship between each GMR element and the magnet changes. Accordingly, an output of the magnetic detection device changes, and it is possible to obtain a large number of pulse signals before the magnet makes a complete rotation.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Da die Anordnung jedes der GMR-Elemente von der Magnetpolbreite abhängt, kann es in jedem der Patentdokumente notwendig werden, die Anordnung des GMR-Elements immer wieder zu ändern, wenn sich die Magnetpolbreite ändert. Zusätzlich kann es notwendig werden, in einem Magnetpolbereich mehrere GMR-Elemente, zwischen denen der Abstand abnimmt, auszubilden, wenn vorgesehen ist, die Auflösung weiter zu verbessern. Da die Anzahl der angeordneten GMR-Elemente, wie zuvor erwähnt, von der Magnetpolbreite abhängt, ist es derzeit in einigen Fällen schwierig, eine große Anzahl von GMR-Elementen anzuordnen. Daher kann es notwendig werden, einen magnetischen Sensor als ein Element herzustellen, das einem Encoder mit einer vorgegebenen Magnetpolbreite zugeordnet ist. Dabei ist das Problem aufgetreten, dass im Zusammenhang mit einer Designänderung des Magneten oder Ähnlichem eine Erhöhung der Produktionskosten oder Ähnliches auftritt. Zusätzlich ist es schwierig, die Auflösung erheblich zu verbessern, und es ist auch ein Fall aufgetreten, in dem es schwierig war, hohe Auflösungen zu erhalten, und daher kann es notwendig sein, mehrere GMR-Elemente in einem engeren Bereich auszubilden. Daher ist es schwierig geworden, GMR-Elemente auszubilden, und es ist schwierig geworden, eine höhere und höchste Auflösung zu erhalten.Since the arrangement of each of the GMR elements depends on the magnetic pole width, in each of the patent documents, it may become necessary to change the arrangement of the GMR element repeatedly as the magnetic pole width changes. In addition, in a magnetic pole region, it may become necessary to form a plurality of GMR elements between which the distance decreases, if it is intended to further improve the resolution. As mentioned above, since the number of arranged GMR elements depends on the magnetic pole width, it is currently difficult to arrange a large number of GMR elements in some cases. Therefore, it may become necessary to manufacture a magnetic sensor as an element associated with an encoder having a predetermined magnetic pole width. There has been a problem that an increase in production cost or the like occurs in connection with a design change of the magnet or the like. In addition, it is difficult to remarkably improve the resolution, and there has also been a case where it has been difficult to obtain high resolutions, and therefore it may be necessary to form multiple GMR elements in a narrower range. Therefore, it has become difficult to form GMR elements, and it has become difficult to obtain a higher and highest resolution.
Daher löst die vorliegende Erfindung das zuvor beschriebene Problem des Standes der Technik und stellt insbesondere eine Magnet-Detektionsvorrichtung und einen Magnet-Encoder zur Verfügung, die beide einen anderen Aufbau haben, als er aus dem Stand der Technik bekannt ist, und die in der Lage sind, eine hohe Auflösung zu erreichen.Therefore, the present invention solves the above-described problem of the prior art, and more particularly, it provides a magnetic detection device and a magnetic encoder, both of which have a different structure from those known in the art, and capable of are to achieve a high resolution.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Magnet-Detektionsvorrichtung zur Verfügung, die so angeordnet ist, dass sie nicht in Kontakt mit einem Magnetfelderzeugungselement ist, in dem in einer Bewegungsrichtung alternierend unterschiedliche Magnetpole magnetisiert sind, wobei mehrere Magnetsensoren so angeordnet sind, dass sie in einer Richtung parallel zur Bewegungsrichtung voneinander beabstandet sind und jeder der Magnetsensoren eine Ausgangsschaltung mit einem Magnetdetektionselement aufweist, dessen elektrische Eigenschaft sich aufgrund eines äußeren magnetischen Feldes des Magnetfelderzeugungselements ändert. Die einzelnen Magnetsensoren sind einzeln an einer Position mit einer Phasendifferenz α = 0 und Positionen angeordnet, die um Größen verschoben sind, die Phasendifferenzen α von (1/2)·[M/(L·N)]·λ entsprechen, wobei L die Anzahl der Ausgangsschaltungen in jedem Magnetsensor ist, M eine Variable ist, die auf 1, ..., oder N – 1 gesetzt ist, N die Anzahl der Magnetsensoren und λ eine Magnetpolperiode ist. In der vorliegenden Erfindung, in der mehrere Magnetsensoren verwendet werden, sind die einzelnen Magnetsensoren entsprechend der Anzahl der Magnetsensoren und der Anzahl der Typen der Ausgangsschaltungen so angeordnet, dass ihre Phasen in einer Richtung parallel zur Bewegungsrichtung des Magnetfelderzeugungselements verschoben sind. Daher wird, selbst wenn der Aufbau auf Seiten des Magnetfelderzeugungselements geändert wird, die Anordnung der Magnetsensoren geändert, ohne zum Beispiel den inneren Aufbau der Magnetsensoren selbst zu ändern, und daher wird es möglich, eine hohe Auflösung zu erreichen. Zusätzlich wird es möglich, eine Erhöhung der Produktionskosten zu vermeiden. Zusätzlich kann es im Vergleich zu einem Aufbau, in dem, wie im Stand der Technik, mehrere Magnetdetektionselemente innerhalb eines Magnetsensors so angeordnet sind, dass der Abstand zwischen ihnen abnimmt, ein Magnetdetektionselement erhalten werden, das eine hohe Auflösung hat, wobei ein einfacher Aufbau benutzt wird und der Freiheitsgrad der Anordnung groß ist.The present invention provides a magnetic detection apparatus arranged so as not to be in contact with a magnetic field generating element in which magnetically different magnetic poles are magnetized in a moving direction, a plurality of magnetic sensors being arranged to be parallel in one direction are spaced apart from each other and each of the magnetic sensors having an output circuit with a magnetic detection element whose electrical property changes due to an external magnetic field of the magnetic field generating element. The individual magnetic sensors are individually disposed at a position having a phase difference α = 0 and positions shifted by magnitudes corresponding to phase differences α of (1/2) × [M / (L × N)] × λ, where L is the Number of output circuits in each magnetic sensor, M is a variable set to 1, ..., or N-1, N is the number of magnetic sensors, and λ is a magnetic pole period. In the present invention, in which a plurality of magnetic sensors are used, the individual magnetic sensors are arranged according to the number of the magnetic sensors and the number of the types of the output circuits so that their phases are shifted in a direction parallel to the moving direction of the magnetic field generating element. Therefore, even if the structure on the side of the magnetic field generating element is changed, the arrangement of the magnetic sensors is changed without, for example, changing the internal structure of the magnetic sensors themselves, and therefore it becomes possible to achieve a high resolution. In addition, it becomes possible to avoid an increase in the production cost. In addition, compared with a structure in which, as in the prior art, a plurality of magnetic detection elements are disposed within a magnetic sensor so that the distance between them decreases, a magnetic detection element having a high resolution can be obtained, using a simple structure is and the degree of freedom of the arrangement is large.
In der vorliegenden Erfindung kann es wünschenswert sein, dass mehrere Typen von Ausgangsschaltungen bereitgestellt werden, und dass, wenn in jedem der Magnetsensoren ein Ausgangssignal von einer der Ausgangsschaltungen als Referenzwellenform definiert wird, eine andere der Ausgangsschaltungen so eingerichtet wird, dass sie eine andere Wellenform ausgibt, die in Bezug auf die Referenzwellenform eine Phasendifferenz von (1/2)·[(1, ..., L – 1)/L]λ hat. Zusätzlich kann es in der vorliegenden Erfindung wünschenswert sein, dass mehrere Typen von Ausgangsschaltungen bereitgestellt werden und dass die Richtung der Empfindlichkeitsachsen der Magnetdetektionselemente, welche die einzelnen Ausgangsschaltungen bilden, unterschiedlicher Richtungen sind und in Richtungen zeigen, die 360 Grad in 2·L Bereiche unterteilen. Dabei sind jedoch Magnetdetektionselemente, deren Empfindlichkeitsachsen Richtungen mit einem Winkelabstand von 180 Grad haben, in die gleiche Ausgangsschaltung integriert. Dementsprechend wird es möglich, innerhalb der Magnetpolperiode λ 2·L·N Impulssignale zu erhalten. Daher wird es, wenn im Magnetfelderzeugungselement P Magnetpolperioden λ vorhanden sind, möglich, 2·L·N·P Impulssignale zu erhalten, wenn die Magnet-Detektionsvorrichtung in der Bewegungsrichtung des Magnetfelderzeugungselements eine vollständige relative Umdrehung gemacht hat, oder wenn sich die Magnet-Detektionsvorrichtung relativ von einem Ende des Magnetfelderzeugungselements zu seinem anderen Ende bewegt hat. Dementsprechend wird es möglich, eine höhere Auflösung zu erhalten. In the present invention, it may be desirable to provide a plurality of types of output circuits, and when, in each of the magnetic sensors, an output signal from one of the output circuits is defined as a reference waveform, another one of the output circuits is arranged to output another waveform which has a phase difference of (1/2) · [(1, ..., L-1) / L] λ with respect to the reference waveform. In addition, in the present invention, it may be desirable to provide a plurality of types of output circuits and that the direction of the sensitivity axes of the magnetic detection elements constituting the individual output circuits are different directions and point in directions which divide 360 degrees into 2 x L regions. In this case, however, magnetic detection elements whose sensitivity axes have directions with an angular distance of 180 degrees, integrated in the same output circuit. Accordingly, it becomes possible to obtain pulse signals within the magnetic pole period λ 2 · L · N. Therefore, when there are magnetic pole periods λ in the magnetic field generating element P, it becomes possible to obtain 2 × L × N × P pulse signals when the magnetic detection device has made a complete relative rotation in the moving direction of the magnetic field generating element, or when the magnetic detection device has relatively moved from one end of the magnetic field generating element to its other end. Accordingly, it becomes possible to obtain a higher resolution.
Zusätzlich kann es in der vorliegenden Erfindung wünschenswert sein, dass das Magnetdetektionselement ein Magnetwiderstandseffektelement ist, das in der Lage ist, das äußere Magnetfeld aus Richtung einer Ebene zu detektieren, die in Bezug auf den Magnetsensor horizontal ist.In addition, in the present invention, it may be desirable for the magnetic detection element to be a magnetoresistance effect element capable of detecting the external magnetic field from the direction of a plane which is horizontal with respect to the magnetic sensor.
Zusätzlich kann es in der vorliegenden Erfindung wünschenswert sein, dass das Magnetwiderstandseffektelement ein Magnetwiderstandseffektelement vom selbstgepinnten Typ ist. In jedem Magnetsensor kann es möglich sein, mehrere Magnetwiderstandseffektelemente auf demselben Substrat auszubilden.In addition, in the present invention, it may be desirable for the magnetoresistance effect element to be a self-pinned type magnetoresistance effect element. In each magnetic sensor, it may be possible to form a plurality of magnetoresistance effect elements on the same substrate.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Magnetencoder zur Verfügung, der das zuvor beschriebene Magnetfelderzeugungselement und die Magnet-Detektionsvorrichtung enthält, die in einer der obigen Beschreibungen beschrieben worden sind. Dementsprechend wird es möglich, einen Magnetencoder mit hoher Auflösung zu erhalten.The present invention provides a magnetic encoder including the above-described magnetic field generating element and the magnetic detection device described in any one of the above descriptions. Accordingly, it becomes possible to obtain a high-resolution magnetic encoder.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
1 ist eine Draufsicht auf einen Magnetencoder gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; 1 is a plan view of a magnet encoder according to a first embodiment;
2 ist eine Draufsicht auf einen Magnetsensor, der in eine Magnet-Detektionsvorrichtung integriert ist, wie sie in 1 gezeigt ist; 2 is a plan view of a magnetic sensor, which is integrated in a magnetic detection device, as shown in FIG 1 is shown;
3A und 3B sind Diagramme einer A-Phasenbrückenschaltung und einer B-Phasenbrückenschaltung, die in die Magnet-Detektionsvorrichtung gemäß 1 eingebaut sind; 3A and 3B FIG. 15 are diagrams of an A-phase bridge circuit and a B-phase bridge circuit incorporated in the magnetic detection apparatus according to FIG 1 are incorporated;
4 ist ein beschreibendes Diagramm, welches eine Positionsbeziehung zwischen einem Magneten und jedem Magnetsensor, der in 1 gezeigt ist, veranschaulicht; 4 FIG. 12 is a descriptive diagram showing a positional relationship between a magnet and each magnetic sensor incorporated in FIG 1 is shown illustrated;
5A und 5B sind Wellenformdiagramme eines A-Phasenimpulssignals und eines B-Phasenimpulssignals, die von der in 1 gezeigten Magnet-Detektionsvorrichtung erhalten werden; 5A and 5B FIG. 15 are waveform diagrams of an A-phase pulse signal and a B-phase pulse signal different from those in FIG 1 shown magnetic detection device are obtained;
6 ist eine Draufsicht auf einen Magnetencoder eines zweiten Ausführungsbeispiels; 6 Fig. 10 is a plan view of a magnetic encoder of a second embodiment;
7 ist eine Draufsicht auf einen Magnetsensor, der in einer Magnet-Detektionsvorrichtung eingebaut ist, wie sie in 6 gezeigt ist; 7 FIG. 15 is a plan view of a magnetic sensor incorporated in a magnetic detection device as shown in FIG 6 is shown;
8A, 8B und 8C sind Diagramme einer A-Phasenbrückenschaltung, einer B-Phasenbrückenschaltung und einer C-Phasenbrückenschaltung, die in die Magnet-Detektionsvorrichtung aus 6 eingebaut sind; 8A . 8B and 8C FIG. 12 are diagrams of an A-phase bridge circuit, a B-phase bridge circuit and a C-phase bridge circuit included in the magnetic detection device 6 are incorporated;
9A, 9B und 9C sind Wellenformdiagramme eines A-Phasenimpulssignals, eines B-Phasenimpulssignals und eines C-Phasenimpulssignals, die von der Magnet-Detektionsvorrichtung erhalten werden, die in 6 gezeigt ist; 9A . 9B and 9C FIG. 15 are waveform diagrams of an A-phase pulse signal, a B-phase pulse signal, and a C-phase pulse signal obtained from the magnetic detection device disclosed in FIG 6 is shown;
10 ist eine Draufsicht auf einen Magnetencoder gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; 10 FIG. 10 is a plan view of a magnetic encoder according to a third embodiment; FIG.
11 ist eine Draufsicht auf einen Magnetsensor, der in einer Magnet-Detektionsvorrichtung eingebaut ist, wie sie in 10 gezeigt ist; 11 FIG. 15 is a plan view of a magnetic sensor incorporated in a magnetic detection device as shown in FIG 10 is shown;
12 ist ein Wellenformdiagramm eines Impulssignals, das von der in 10 gezeigten Magnet-Detektionsvorrichtung erhalten wird; 12 FIG. 4 is a waveform diagram of a pulse signal derived from the in. FIG 10 obtained magnetic detection device is obtained;
13A und 13B sind Draufsichten auf ein Magnetdetektionselement, das in den in 2 gezeigten Magnetsensor eingebaut ist; und 13A and 13B are plan views of a magnetic detection element incorporated in the in 2 installed magnetic sensor is installed; and
14 ist eine teilweise vergrößerte vertikale Längsschnittansicht eines Magnetdetektionselements, wenn es entlang der in 13A gezeigten Linie XIV-XIV geschnitten ist und aus Richtung des Pfeiles betrachtet wird. 14 is a partially enlarged vertical longitudinal sectional view of a Magnetic detection element when along the in 13A is cut line XIV-XIV and is viewed from the direction of the arrow.
Beschreibung bevorzugter AusführungsbeispieleDescription of preferred embodiments
1 ist eine Draufsicht auf einen Magnetencoder gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; 2 ist eine Draufsicht auf einen Magnetsensor, der in eine Magnet-Detektionsvorrichtung eingebaut ist, wie sie in 1 gezeigt ist; 3A und 3B sind Diagramme einer A-Phasenbrückenschaltung und einer B-Phasenbrückenschaltung, die in die Magnet-Detektionsvorrichtung aus 1 eingebaut sind; 4 ist ein beschreibendes Diagramm, das eine Positionsbeziehung zwischen einem Magneten und jedem Magnetsensor, der in 1 gezeigt ist, veranschaulicht; und die 5A und 5B sind Wellenformdiagramme eines A-Phasenimpulssignals und eines B-Phasenimpulssignals, die von der in der 1 gezeigten Magnet-Detektionsvorrichtung erhalten werden. Zusätzlich sind die 13A und 13B Draufsichten auf Magnetdetektionselemente, die in die Magnetsensoren, die in 2 gezeigt sind, eingebaut sind, und 14 ist eine teilweise vergrößerte vertikale Längsschnittansicht eines Magnetdetektionselements, wenn es entlang der in 13A gezeigten Linie XIV-XIV geschnitten und aus Richtung des Pfeiles betrachtet wird. Ein Magnetencoder 10, wie er in 1 gezeigt ist, ist so aufgebaut, dass er einen Magneten 11 und eine Magnet-Detektionsvorrichtung 13 mit mehreren Magnetsensoren 12a–12d aufweist. Die einzelnen Magnetsensoren 12a–12d werden unbeweglich von einer Abstützplatte 14 abgestützt, und die Magnet-Detektionsvorrichtung 13 weist eine A-Phasenbrückenschaltung 18 und eine B-Phasenbrückenschaltung 19 auf, die in den 3A und 3B gezeigt sind. Die Abstützplatte 14 kann auch ein Substrat sein, das sich die einzelnen Magnetsensoren 12a–12d teilen, und es kann auch ein Aufbau verwendet werden, in dem eine integrierte Schaltung gemeinsam genutzt wird, während individuelle Abstützplatten existieren, auf denen die einzelnen Magnetsensoren 12a–12d angeordnet sind. 1 is a plan view of a magnet encoder according to a first embodiment; 2 FIG. 12 is a plan view of a magnetic sensor incorporated in a magnetic detection device as shown in FIG 1 is shown; 3A and 3B FIG. 4 are diagrams of an A-phase bridge circuit and a B-phase bridge circuit included in the magnetic detection device. FIG 1 are incorporated; 4 is a descriptive diagram showing a positional relationship between a magnet and each magnetic sensor in 1 is shown illustrated; and the 5A and 5B FIG. 15 are waveform diagrams of an A-phase pulse signal and a B-phase pulse signal different from those in FIG 1 shown magnetic detection device can be obtained. In addition, the 13A and 13B Top views of magnetic detection elements incorporated in the magnetic sensors used in 2 are shown, are installed, and 14 is a partially enlarged vertical longitudinal sectional view of a magnetic detection element, when along the in 13A sectioned line XIV-XIV and viewed from the direction of the arrow. A magnet encoder 10 as he is in 1 is shown is that he has a magnet 11 and a magnetic detection device 13 with several magnetic sensors 12a - 12d having. The individual magnetic sensors 12a - 12d become immobile from a support plate 14 supported, and the magnetic detection device 13 has an A-phase bridge circuit 18 and a B-phase bridge circuit 19 on that in the 3A and 3B are shown. The support plate 14 can also be a substrate, which is the individual magnetic sensors 12a - 12d Also, a structure may be used in which an integrated circuit is shared while individual support plates exist on which the individual magnetic sensors 12a - 12d are arranged.
In dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Magnet 11 so ausgebildet, dass er eine scheibenförmige Form mit einer vorgegebenen Dicke hat. Wie in der 1 gezeigt, ist das Zentrum O1 des Magneten 11 ein Rotationszentrum, und der Magnet 11 ist so abgestützt, dass er im Uhrzeigersinn CW und gegen den Uhrzeigersinn CCW drehbar ist. Zusätzlich bezeichnet die Bewegungsrichtung des Magneten 11 in der vorliegenden Beschreibung die Rotationsrichtung des Magneten 11 in 1. Der Magnet 11 in 1 kann auch einen Aufbau haben, in dem der Magnet 11 so abgestützt ist, dass er entweder nur im Uhrzeigersinn CW oder nur gegen den Uhrzeigersinn CCW drehbar ist.In the in the 1 embodiment shown is the magnet 11 formed so that it has a disk-shaped shape with a predetermined thickness. Like in the 1 shown is the center O1 of the magnet 11 a center of rotation, and the magnet 11 is supported so as to be rotatable CW clockwise and CCW counterclockwise. In addition, the direction of movement of the magnet denotes 11 in the present specification, the direction of rotation of the magnet 11 in 1 , The magnet 11 in 1 can also have a structure in which the magnet 11 is supported so that it is either only clockwise CW or only counterclockwise CCW rotatable.
Wie in der 1 gezeigt, sind in dem Magneten 11 in Rotationsrichtung abwechselnd Nordpole N und Südpole S magnetisiert, und auf der äußeren Umfangsfläche 11a des Magneten 11 sind zwölf Pole magnetisiert. Die Anzahl der Magnetpole ist nicht begrenzt. Auch kann eine sogenannte radiale Magnetisierung verwendet werden, in der die Anzahl der magnetisierten Pole die gleiche ist, und eine Magnetisierungsrichtung von einem Rotationszentrum zu einem äußeren oder einem inneren Bereich magnetisiert wird.Like in the 1 are shown in the magnet 11 alternately north pole N and south pole S magnetized in the direction of rotation, and on the outer peripheral surface 11a of the magnet 11 are twelve poles magnetized. The number of magnetic poles is not limited. Also, a so-called radial magnetization may be used in which the number of magnetized poles is the same, and a magnetization direction is magnetized from a center of rotation to an outer or inner region.
4 ist ein beschreibendes Diagramm, das die äußere Umfangsfläche 11a des in 1 gezeigten Magneten 11 auf einer geraden Linie veranschaulicht. Wie in 4 gezeigt, wird angenommen, dass die Breite (eine Längenausdehnung in Bewegungsrichtung des Magneten 11), die einem Paar aus einem Nordpol und einem Südpol entspricht, als Magnetpolperiode λ definiert ist. Zusätzlich ist in dem Aufbau, in dem der Magnet 11 rotiert, wie in der 1 gezeigt, die Magnetpolperiode λ auf der Basis der Länge eines Kreisbogens der relativen Rotationsrichtung B entlang der einzelnen Magnetsensoren 12a–12d spezifiziert, wobei die relative Rotation B um das Zentrum O2 (siehe 2) der Positionen erfolgt, an denen die Magnetsensoren 12a–12d angeordnet sind. 4 is a descriptive diagram showing the outer peripheral surface 11a of in 1 shown magnets 11 illustrated on a straight line. As in 4 shown, it is assumed that the width (a longitudinal extension in the direction of movement of the magnet 11 ) corresponding to a pair of a north pole and a south pole is defined as a magnetic pole period λ. In addition, in the structure in which the magnet 11 rotates, as in the 1 shown, the magnetic pole period λ on the basis of the length of a circular arc of the relative rotational direction B along the individual magnetic sensors 12a - 12d specified, with the relative rotation B about the center O2 (see 2 ) of the positions at which the magnetic sensors 12a - 12d are arranged.
Wie in 1 gezeigt, hat jeder der Magnetsensoren 12a–12d einen Abstand G von der äußeren Umfangsfläche 11a des Magneten 11, und die Magnetsensoren 12a–12d und der Magnet 11 sind nicht in Kontakt miteinander. Darüber hinaus sind die einzelnen Magnetsensoren 12a–12d so angeordnet, dass sie in einer Richtung (der relativen Rotationsrichtung B) parallel zur Rotationsrichtung des Magneten 11 (der Richtung im Uhrzeigersinn CW oder der Richtung gegen den Uhrzeigersinn CCW) voneinander beabstandet sind. Während der Abstand zwischen dem ersten Magnetsensor 12a und dem zweiten Magnetsensor 12b, der Abstand zwischen dem zweiten Magnetsensor 12b und dem dritten Magnetsensor 12c und der Abstand zwischen dem dritten Magnetsensor 12c und dem vierten Magnetsensor 12d jeweils gleich zueinander sind, unterscheiden sich ihre relativen Phasenpositionen in Bezug auf die Magnetpole des Magneten voneinander. Das Ausmaß der Abweichung wird später beschrieben.As in 1 shown, has each of the magnetic sensors 12a - 12d a distance G from the outer peripheral surface 11a of the magnet 11 , and the magnetic sensors 12a - 12d and the magnet 11 are not in contact with each other. In addition, the individual magnetic sensors 12a - 12d arranged so that they are in one direction (the relative rotational direction B) parallel to the direction of rotation of the magnet 11 (the clockwise direction CW or the counterclockwise direction CCW) are spaced from each other. While the distance between the first magnetic sensor 12a and the second magnetic sensor 12b , the distance between the second magnetic sensor 12b and the third magnetic sensor 12c and the distance between the third magnetic sensor 12c and the fourth magnetic sensor 12d are equal to each other, their relative phase positions with respect to the magnetic poles of the magnet are different from each other. The extent of the deviation will be described later.
2 zeigt die Draufsicht auf einen jeweiligen der Magnetsensoren 12a–12d. Wie in 2 gezeigt, sind auf einem Substrat 15 mehrere Magnetdetektionselemente 16a–16d und 17a–17d ausgebildet. 2 shows the top view of a respective one of the magnetic sensors 12a - 12d , As in 2 shown are on a substrate 15 several magnetic detection elements 16a - 16d and 17a - 17d educated.
Wie in 2 gezeigt, sind an der Position X1 und an der Position X2 vom Zentrum O2 des Substrats 15 die A-Phasen-Magnetdetektionselemente 16a–16d angeordnet, wobei die Richtungen P1 und P2 ihrer Empfindlichkeitsachsen in Y1-Y2-Richtung ausgerichtet sind. Zusätzlich sind an der Position Y1 und der Position Y2 vom Zentrum O2 des Substrats 15 B-Phasen-Magnetdetektionselemente 17a–17d angeordnet, wobei die Richtungen P3 und P4 ihrer Empfindlichkeitsachsen in X1-X2-Richtung ausgerichtet sind.As in 2 are shown at position X1 and position X2 from the center O2 of the substrate 15 the A-phase magnetic detection elements 16a - 16d arranged, the directions P1 and P2 of their sensitivity axes in Y1- Y2 direction are aligned. In addition, at the position Y1 and the position Y2 from the center O2 of the substrate 15 B-phase magnetic detection elements 17a - 17d arranged, with the directions P3 and P4 of their sensitivity axes are aligned in the X1-X2 direction.
Hierbei ist die Y1-Y2-Richtung an der Position des ersten Magnetsensors 12a, der in 1 gezeigt ist, in Bezug auf die relative Rotationsrichtung B eine Tangente, und die X1-X2-Richtung ist eine Richtung, die in einer ebenen Fläche, welche die Y1-Y2-Richtung enthält, rechtwinklig zur Y1-Y2-Richtung ausgerichtet ist.Here, the Y1-Y2 direction is at the position of the first magnetic sensor 12a who in 1 is a tangent with respect to the relative rotational direction B, and the X1-X2 direction is a direction aligned in a plane surface containing the Y1-Y2 direction at right angles to the Y1-Y2 direction.
Wie in der 2 gezeigt, sind in den einzelnen Magnetdetektionselementen 16a–16d und 17a–17d Magnetdetektionselemente, deren Empfindlichkeitsachsen die gleiche Richtung haben, punktsymmetrisch mit dem Zentrum O2 des Substrats 15 als Symmetriepunkt angeordnet. Hierbei bezeichnet die „Richtung der Empfindlichkeitsachse” eine Richtung, in der, wenn ein äußeres magnetisches Feld von einem Magneten 11 in dieser Richtung wirkt, eine elektrische Eigenschaft maximal oder minimal wird. Wie in 2 gezeigt, wird es durch das punktsymmetrische Anordnen von Magnetdetektionselementen, deren Empfindlichkeitsachsen die gleiche Richtung haben, möglich, Winkelfehlerkomponenten des äußeren Magnetfeldes aufzuheben, und es wird möglich, Ausgangssignale (OUT A und OUT B), die von den einzelnen, in 3 gezeigten Ausgangsschaltungen 3A und 3B erhalten werden, individuell zu stabilisieren.Like in the 2 are shown in the individual magnetic detection elements 16a - 16d and 17a - 17d Magnetic detection elements whose axes of sensitivity have the same direction, point-symmetrical with the center O2 of the substrate 15 arranged as a point of symmetry. Here, the "direction of the sensitivity axis" denotes a direction in which, when an external magnetic field from a magnet 11 works in this direction, an electrical property is maximum or minimum. As in 2 As shown by the point-symmetrical arrangement of magnetic detection elements whose sensitivity axes have the same direction, it becomes possible to cancel angular error components of the external magnetic field, and it becomes possible to output signals (OUT A and OUT B) received from the individual ones in FIG 3 shown output circuits 3A and 3B be obtained to stabilize individually.
Wie in den 3A und 3B gezeigt, ist die A-Phasenbrückenschaltung 18 mit den ersten Magnetdetektionselementen 16a–16d aufgebaut, und die B-Phasenbrückenschaltung 19 ist mit den zweiten Magnetdetektionselementen 17a–17d aufgebaut.As in the 3A and 3B shown is the A-phase bridge circuit 18 with the first magnetic detection elements 16a - 16d constructed, and the B-phase bridge circuit 19 is with the second magnetic detection elements 17a - 17d built up.
Die 13A und 13B zeigen teilweise vergrößerte Draufsichten der A-Phasen-Magnetdetektionselemente 16a und 16b und der B-Phasen-Magnetdetektionselemente 17a und 17b.The 13A and 13B show partially enlarged plan views of the A-phase magnetic detection elements 16a and 16b and the B-phase magnetic detection elements 17a and 17b ,
Wie in der 13A gezeigt, sind die A-Phasen-Magnetdetektionselemente 16a und 16b mäanderförmige Elemente, wobei mehrere längliche Bereiche 20 mit X-seitigen Endbereichen verbunden und integriert sind, so dass sie eine mäanderförmige Form haben, wobei sich mehrere längliche Bereiche 20 in X1-X2-Richtung erstrecken, und so angeordnet sind, dass sie in Y1-Y2-Richtung voneinander beabstandet sind.Like in the 13A shown are the A-phase magnetic detection elements 16a and 16b meandering elements, with several elongated areas 20 connected to X-side end portions and integrated so that they have a meandering shape, with several elongated areas 20 extend in the X1-X2 direction, and are arranged so as to be spaced apart in the Y1-Y2 direction.
Zusätzlich sind, wie in 13B gezeigt, die B-Phasen-Magnetdetektionselemente 17a und 17b mäanderförmige Elemente, in denen mehrere längliche Bereiche 21 mit Y-seitigen Endbereichen so verbunden und integriert sind, dass sie eine mäanderförmige Form haben, wobei sich die mehreren länglichen Bereiche 21 in der Y1-Y2-Richtung erstrecken und so angeordnet sind, dass sie in der X1-X2-Richtung voneinander beabstandet sind.In addition, as in 13B shown, the B-phase magnetic detection elements 17a and 17b meandering elements, in which several oblong areas 21 are connected and integrated with Y-side end portions so as to have a meandering shape with the plurality of elongated portions 21 extend in the Y1-Y2 direction and are arranged so as to be spaced apart in the X1-X2 direction.
Die B-Phasen-Magnetdetektionselemente 17a und 17b sind identisch zu Formen, die durch Drehen der A-Phasen-Magnetdetektionselemente 16a und 16b um 90 Grad innerhalb einer Ebene erhalten werden. Dementsprechend haben die Breitenabmessungen der einzelnen länglichen Bereiche 20 und 21, die das A-Phasen-Magnetdetektionselement und das B-Phasen-Magnetdetektionselement bilden, die gleichen Abmessungen, und die Abstände zwischen den einzelnen, länglichen Bereiche haben auch die gleichen Abmessungen.The B-phase magnetic detection elements 17a and 17b are identical to shapes created by rotating the A-phase magnetic detection elements 16a and 16b be obtained by 90 degrees within a plane. Accordingly, the width dimensions of the individual elongated areas 20 and 21 , which form the A-phase magnetic detection element and the B-phase magnetic detection element have the same dimensions, and the distances between the individual elongated regions also have the same dimensions.
Die verbleibenden A-Phasen-Magnetdetektionselemente 16c und 16d unterscheiden sich nur durch die Richtungen der Empfindlichkeitsachsen von den A-Phasen-Magnetdetektionselementen 16a und 16b und sind unter Benutzung der gleichen mäanderförmigen Elemente wie die A-Phasen-Magnetdetektionselemente 16a und 16b ausgebildet. Auch unterscheiden sich die verbleibenden B-Phasen-Magnetdetektionselemente 17c und 17d nur durch die Richtungen ihrer Empfindlichkeitsachsen von den B-Phasen-Magnetdetektionselementen 17a und 17b und sind unter Benutzung der gleichen mäanderförmigen Elemente wie die B-Phasen-Magnetdetektionselemente 17a und 17b ausgebildet.The remaining A-phase magnetic detection elements 16c and 16d differ only by the directions of the sensitivity axes of the A-phase magnetic detection elements 16a and 16b and are using the same meandering elements as the A-phase magnetic detection elements 16a and 16b educated. Also, the remaining B-phase magnetic detection elements differ 17c and 17d only by the directions of their sensitivity axes from the B-phase magnetic detection elements 17a and 17b and are using the same meandering elements as the B-phase magnetic detection elements 17a and 17b educated.
14 ist eine teilweise vergrößerte vertikale Längsschnittansicht, wenn das A-Phasen-Magnetdetektionselement 16a oder 16b entlang der in der 13A gezeigten Linie XIV-XIV geschnitten und in Richtung des Pfeils betrachtet wird. 14 is a partially enlarged vertical longitudinal sectional view when the A-phase magnetic detection element 16a or 16b along in the 13A sectioned line XIV-XIV and viewed in the direction of the arrow.
Die A-Phasen-Magnetdetektionselemente 16a und 16b sind GMR-Elemente vom selbstgepinnten Typ, wobei auf der Oberfläche des Substrats 15 in dieser Reihenfolge von unten eine Basis- bzw. Saatschicht 2, eine feste bzw. fixierte magnetische Schicht 3, eine Schicht aus einem nicht-magnetischen Material 4, eine freie magnetische Schicht 5 und eine Schutzschicht 6 laminiert und einer Filmbildung unterworfen worden sind. Jede Schicht, die das Magnetdetektionselement bildet, ist einer Filmausbildung, wie z. B. Sputtern, ausgesetzt worden.The A-phase magnetic detection elements 16a and 16b are GMR elements of the self-pinned type, being on the surface of the substrate 15 in this order from below a base or seed layer 2 , a fixed magnetic layer 3 , a layer of a non-magnetic material 4 , a free magnetic layer 5 and a protective layer 6 laminated and subjected to film formation. Each layer forming the magnetic detection element is a film formation, such. Sputtering.
Die Basis- bzw. Saatschicht 2 ist aus NiFeCr, Cr oder Ähnlichem ausgebildet. Zwischen der Basis- bzw. Saatschicht 2 und dem Substrat 15 kann auch eine Basis- bzw. Saatschicht, die aus Ta, Hf, Nb, Zr, Ti, Mo, W oder Ähnlichem gemacht ist, ausgebildet sein.The base or seed layer 2 is made of NiFeCr, Cr or the like. Between the base or seed layer 2 and the substrate 15 Also, a seed layer made of Ta, Hf, Nb, Zr, Ti, Mo, W or the like may be formed.
Die fixierte magnetische Schicht 3 hat die Struktur eines künstlichen Antiferromagneten (AAF) mit einer ersten magnetischen Schicht 3a, einer zweiten magnetischen Schicht 3c und einer nicht-magnetischen Zwischenschicht 3b, die zwischen der ersten magnetischen Schicht 3a und der zweiten magnetischen Schicht 3c liegt.The fixed magnetic layer 3 has the structure of an artificial antiferromagnet (AAF) with a first magnetic layer 3a , a second magnetic layer 3c and a non-magnetic intermediate layer 3b that is between the first magnetic layer 3a and the second magnetic layer 3c lies.
Wie in 14 gezeigt, bezeichnen Pfeilrichtungen die fixierten Magnetisierungsrichtungen der ersten magnetischen Schicht 3a und der zweiten magnetischen Schicht 3c. Wie in 14 gezeigt, sind die fixierte Magnetisierungsrichtung der ersten magnetischen Schicht 3a und die fixierte Magnetisierungsrichtung der zweiten magnetischen Schicht 3c antiparallel zueinander ausgerichtet. Die einzelnen magnetischen Schichten 3a und 3c sind aus einem weichmagnetischen Material wie z. B. einer CoFe-Legierung ausgebildet. Zusätzlich ist die nicht-magnetische Zwischenschicht 3b aus Ru, Rh oder Ähnlichem. Die Schicht 4 aus nicht-magnetischem Material ist aus einem nicht-magnetischen Material wie z. B. Cu ausgebildet. Die freie magnetische Schicht 5 ist aus einem weichmagnetischen Material wie z. B. einer NiFe-Legierung ausgebildet. Obwohl die freie magnetische Schicht 5 in diesem Ausführungsbeispiel unter Benutzung einer Laminatstruktur, die eine CoFe-Legierungsschicht 5a und eine NiFe-Legierungsschicht 5b aufweist, ausgebildet ist, ist der Aufbau der freien magnetischen Schicht 5 nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Die Schutzschicht 6 ist Ta oder Ähnliches.As in 14 Arrow directions indicate the fixed magnetization directions of the first magnetic layer 3a and the second magnetic layer 3c , As in 14 are the fixed magnetization direction of the first magnetic layer 3a and the fixed magnetization direction of the second magnetic layer 3c aligned in anti-parallel to each other. The individual magnetic layers 3a and 3c are made of a soft magnetic material such. B. a CoFe alloy formed. In addition, the non-magnetic intermediate layer 3b from Ru, Rh or similar. The layer 4 made of non-magnetic material is made of a non-magnetic material such. B. Cu formed. The free magnetic layer 5 is made of a soft magnetic material such. As a NiFe alloy formed. Although the free magnetic layer 5 in this embodiment using a laminate structure comprising a CoFe alloy layer 5a and a NiFe alloy layer 5b is formed, is the structure of the free magnetic layer 5 not limited to this structure. The protective layer 6 is Ta or something similar.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die fixierte magnetische Schicht 3 eine AAF-Struktur und ist vom selbstgepinnten Typ, wobei die erste magnetische Schicht 3a und die zweite magnetische Schicht 3c antiparallel magnetisiert fixiert sind. Mit anderen Worten, beim selbstgepinnten Typ, wie er in 14 gezeigt ist, sind die einzelnen magnetischen Schichten 3a und 3c, welche die fixierte magnetische Schicht 3 bilden, in ihrer Magnetisierung zueinander zu fixiert (durch antiferromagnetische Kopplung über die Zwischenschicht 3b). Das Ausbilden der magnetischen Filme kann einfach in einem Magnetfeld durchgeführt werden, ohne eine antiferromagnetische Schicht zu verwenden. Dementsprechend braucht keine Hitzebehandlung in einem Magnetfeld durchgeführt werden, um die einzelnen magnetischen Schichten 3a und 3c, welche die fixierte magnetische Schicht 3 bilden, in ihrer Magnetisierung zueinander zu fixieren. D. h., das Ausbilden der magnetischen Filme kann ohne Tempern, d. h. bei üblicher Temperatur erfolgen. Auch sind die magnetischen Kopplungskräfte zwischen den einzelnen magnetischen Schichten 3a und 3c ausreichend, damit selbst dann, wenn ein äußeres magnetisches Feld angelegt worden ist, das groß genug ist, um die Magnetisierung bzw. Nettomagnetisierung der Schichten 3a, 3b zu beeinflussen, die Magnetisierungen der beiden Schichten 3a und 3b zueinander fixiert bleiben.In the present embodiment, the fixed magnetic layer has 3 an AAF structure and is of the self-pinned type, wherein the first magnetic layer 3a and the second magnetic layer 3c are fixed magnetically antiparallel. In other words, the self - pawed guy, as in 14 shown are the individual magnetic layers 3a and 3c which the fixed magnetic layer 3 form in their magnetization to each other fixed (by antiferromagnetic coupling over the intermediate layer 3b ). The formation of the magnetic films can be easily performed in a magnetic field without using an antiferromagnetic layer. Accordingly, heat treatment in a magnetic field need not be performed to separate the individual magnetic layers 3a and 3c which the fixed magnetic layer 3 form to fix in their magnetization to each other. That is, the formation of the magnetic films can be carried out without annealing, that is, at ordinary temperature. Also, the magnetic coupling forces between the individual magnetic layers 3a and 3c sufficient so that even if an external magnetic field has been applied, which is large enough to the magnetization or net magnetization of the layers 3a . 3b to influence the magnetizations of the two layers 3a and 3b stay fixed to each other.
Diesbezüglich ist jedoch die laminierte Struktur des Magnetdetektionselements in 14 nur ein Beispiel. Es kann auch eine laminierte Struktur verwendet werden, in der die freie magnetische Schicht 5, die Schicht 4 aus nichtmagnetischem Material, die fixierte magnetische Schicht 3 und die Schutzschicht 6 in dieser Reihenfolge von unten aufgeschichtet sind. Zusätzlich kann die fixierte magnetische Schicht 3 einen Aufbau haben, in dem die Größen der Magnetisierung der ersten magnetischen Schicht 3a und der zweiten magnetischen Schicht 3c gleich sind, und ihre Magnetisierungsrichtungen antiparallel zueinander sind.In this regard, however, the laminated structure of the magnetic detection element is in 14 just an example. It can also be used a laminated structure in which the free magnetic layer 5 , the layer 4 made of non-magnetic material, the fixed magnetic layer 3 and the protective layer 6 stacked in this order from below. In addition, the fixed magnetic layer 3 have a structure in which the magnitudes of the magnetization of the first magnetic layer 3a and the second magnetic layer 3c are the same, and their magnetization directions are anti-parallel to each other.
Die fixierte Magnetisierungsrichtung (Achse der Empfindlichkeitsrichtung) der zweiten magnetischen Schicht 3c, die das Magnetdetektionselement bildet, ist die fixierte Magnetisierungsrichtung der fixierten magnetischen Schicht 3. Dementsprechend entsprechen die Richtungen P1 der Achsen der A-Phasen-Magnetdetektionselemente 16a und 16b der Y2-Richtung (siehe 2).The fixed magnetization direction (axis of sensitivity direction) of the second magnetic layer 3c that forms the magnetic detection element is the fixed magnetization direction of the fixed magnetic layer 3 , Accordingly, the directions P1 of the axes correspond to the A-phase magnetic detection elements 16a and 16b the Y2 direction (see 2 ).
Wie in 14 gezeigt, werden die Lücken zwischen den einzelnen länglichen Bereichen 20 mit einer Isolierschicht 7 gefüllt. Bei den A-Phasen-Magnetdetektionselementen 16c und 16d entspricht die fixierte Magnetisierungsrichtung der ersten magnetischen Schicht 3a, die in 14 gezeigt ist, der Y2-Richtung, und die fixierte Magnetisierungsrichtung der zweiten magnetischen Schicht 3c entspricht der Y1-Richtung. Daher entsprechen die Richtungen P2 der Empfindlichkeitsachsen der A-Phasen-Magnetdetektionselemente 16c und 16d der Y1-Richtung (siehe 2).As in 14 shown, the gaps between each elongated areas 20 with an insulating layer 7 filled. In the A-phase magnetic detection elements 16c and 16d corresponds to the fixed direction of magnetization of the first magnetic layer 3a , in the 14 is shown, the Y2 direction, and the fixed magnetization direction of the second magnetic layer 3c corresponds to the Y1 direction. Therefore, the directions P2 correspond to the sensitivity axes of the A-phase magnetic detection elements 16c and 16d the Y1 direction (see 2 ).
Auch die B-Phasen-Magnetdetektionselemente 17a und 17b haben den gleichen laminierten Aufbau, wie in 14 gezeigt. Diesbezüglich entsprechen jedoch die Richtungen P3 und P4 der Empfindlichkeitsachsen Richtungen, die rechtwinklig zu den Richtungen P1 und P2 der Empfindlichkeitsachsen der A-Phasen-Magnetdetektionselemente 16a–16d sind, wie in 2 gezeigt.Also the B-phase magnetic detection elements 17a and 17b have the same laminated construction as in 14 shown. In this regard, however, the directions P3 and P4 of the sensitivity axes correspond to directions orthogonal to the directions P1 and P2 of the sensitivity axes of the A-phase magnetic detection elements 16a - 16d are, as in 2 shown.
Wie zuvor beschrieben, sind die einzelnen Magnetdetektionselemente 16a–16d und 17a–17d mit GMR-Elementen vom selbstgepinnten Typ ausgebildet. Dementsprechend ist es nicht notwendig, eine Hitzebehandlung in einem Magnetfeld durchzuführen, und es wird möglich, die einzelnen Magnetdetektionselemente 16a–16d und 17a–17d, deren Richtungen P1–P4 der Empfindlichkeitsachsen sich voneinander unterscheiden, schichtförmig auf dem gleichen Substrat 15 auszubilden.As described above, the individual magnetic detection elements 16a - 16d and 17a - 17d formed with self-pinned type GMR elements. Accordingly, it is not necessary to conduct heat treatment in a magnetic field, and it becomes possible to use the individual magnetic detection elements 16a - 16d and 17a - 17d whose directions P1-P4 of the sensitivity axes are different from each other, layered on the same substrate 15 train.
Diesbezüglich ist es auch möglich, die einzelnen Magnetdetektionselemente 16a–16d und 17a–17d als GMR-Elemente, die antiferromagnetische Schichten benutzen, auszubilden, während Magnetdetektionselemente, deren Empfindlichkeitsachsen unterschiedliche Richtungen haben, schichtförmig auf verschiedenen Substraten ausgebildet sind.In this regard, it is also possible to use the individual magnetic detection elements 16a - 16d and 17a - 17d as GMR elements using antiferromagnetic layers, while Magnetic detection elements whose sensitivity axes have different directions, are formed in layers on different substrates.
Es wird nun angenommen, dass der erste Magnetsensor 12a an der in der 1 gezeigten Position angeordnet ist, und das Zentrum O2 des ersten Magnetsensors 12a in der X1-X2-Richtung und die Grenze zwischen dem Nordpol und dem Südpol des Magneten 11 in der X1-X2-Richtung miteinander übereinstimmen. Zu diesem Zeitpunkt wird ein äußeres magnetisches Feld (horizontales Magnetisierungsfeld), das in der Y2-Richtung ausgerichtet ist, an den ersten Magnetsensor 12a angelegt. Daher werden die elektrischen Widerstandswerte der A-Phasen-Magnetdetektionselemente 16a und 16b, deren in 2 gezeigte Richtungen P1 der Empfindlichkeitsachsen mit der Y2-Richtung übereinstimmen, minimal, und andererseits werden die elektrischen Widerstandswerte der A-Phasen-Magnetdetektionselemente 16c und 16d, deren Richtungen P2 der Empfindlichkeitsachsen der Y1-Richtung entsprechen, maximal. Daher ändert sich ein Ausgangssignal (OUT A) der A-Phasenbrückenschaltung 18 in 3A von einem Referenzpotential. Anderseits werden für die B-Phasen-Magnetdetektionselemente 17a–17d, die in 2 gezeigt sind, die elektrischen Widerstandswerte der einzelnen Magnetdetektionselemente 17a–17d gleich, da das äußere Magnetfeld in einer Richtung rechtwinklig zu den Richtungen P3, P4 der Empfindlichkeitsachsen ausgerichtet ist, und ein Ausgangssignal (OUT B) der B-Phasenbrückenschaltung 19 in 3B ist gleich einem Referenzpotential.It is now assumed that the first magnetic sensor 12a at the in the 1 is shown, and the center O2 of the first magnetic sensor 12a in the X1-X2 direction and the boundary between the north pole and the south pole of the magnet 11 in the X1-X2 direction coincide with each other. At this time, an outer magnetic field (horizontal magnetization field) aligned in the Y2 direction is applied to the first magnetic sensor 12a created. Therefore, the electric resistance values of the A-phase magnetic detection elements become 16a and 16b whose in 2 shown directions P1 of the sensitivity axes with the Y2 direction coincide, minimal, and on the other hand, the electrical resistance values of the A-phase magnetic detection elements 16c and 16d whose directions P2 correspond to the sensitivity axes of the Y1 direction, maximum. Therefore, an output signal (OUT A) of the A-phase bridge circuit changes 18 in 3A from a reference potential. On the other hand, for the B-phase magnetic detection elements 17a - 17d , in the 2 are shown, the electrical resistance values of the individual magnetic detection elements 17a - 17d since the external magnetic field is oriented in a direction perpendicular to the directions P3, P4 of the sensitivity axes, and an output (OUT B) of the B-phase bridge circuit 19 in 3B is equal to a reference potential.
Wenn der in 1 gezeigte Magnet 11 rotiert wird, ändert sich die Richtung des äußeren Magnetfeldes, das von dem Magneten 11 auf den ersten Magnetsensor 12a aufgebracht wird, allmählich aus der Y2-Richtung, und daher werden von der A-Phasenbrückenschaltung 18 und der B-Phasenbrückenschaltung 19, die in den 3A und 3B gezeigt sind, jeweils phasenverschobene Sinuswellen ausgegeben. Die Ausgangssignale der A-Phasenbrückenschaltung 18 und der B-Phasenbrückenschaltung 19 werden von Umformungsschaltungen mit Differenzialverstärkern (Verstärkern) oder Ähnlichem in rechteckige Wellen umgeformt.If the in 1 shown magnet 11 is rotated, the direction of the external magnetic field, that of the magnet changes 11 on the first magnetic sensor 12a is applied gradually from the Y2 direction, and therefore from the A-phase bridge circuit 18 and the B-phase bridge circuit 19 that in the 3A and 3B are shown, respectively output phase-shifted sine waves. The output signals of the A-phase bridge circuit 18 and the B-phase bridge circuit 19 are converted into rectangular waves by transforming circuits with differential amplifiers (amplifiers) or the like.
Zusätzlich tritt im Ausgangssignal, das von der B-Phasenbrückenschaltung 19 ausgegeben wird, in Bezug auf das Ausgangssignal, das von der A-Phasenbrückenschaltung 18 erhalten wird, eine Differenz von (1/4)λ auf. Die Länge (der Winkel) von λ entspricht einem Paar aus einem Südpols und einem Nordpol.In addition occurs in the output signal from the B-phase bridge circuit 19 is output, with respect to the output signal from the A-phase bridge circuit 18 is obtained, a difference of (1/4) λ. The length (angle) of λ corresponds to a pair of South Pole and North Pole.
Wie in den 1 und 4 gezeigt, entsprechen die Positionen C–E, die genau um die Magnetpolperiode λ vom ersten Magnetsensor 12a (dem Zentrum O2 davon) beabstandet angeordnet sind, einer Position mit Phasendifferenz Null, an der die Phasendifferenz α = 0 wird. Mit anderen Worten, wenn die Zentren O2 der Magnetsensoren an Positionen angeordnet sind, die den individuellen Positionen C–E mit der Phasendifferenz Null gegenüberliegen, wird eine Wellenform erhalten, deren Phase die gleiche wie die des ersten Magnetsensors 12a ist.As in the 1 and 4 shown, the positions C-E correspond exactly to the magnetic pole period λ from the first magnetic sensor 12a (the center O2 thereof) are spaced apart, a position with phase difference zero at which the phase difference α = 0. In other words, when the centers O2 of the magnetic sensors are disposed at positions opposed to the individual positions C-E having the phase difference zero, a waveform whose phase is the same as that of the first magnetic sensor is obtained 12a is.
Wie in den 1 und 4 gezeigt, ist der zweite Magnetsensor 12b (sein Zentrum O2) so angeordnet, dass er um eine Größe, die der Phasendifferenz α von (1/16)·λ entspricht, verschoben ist. Zusätzlich ist der dritte Magnetsensor 12c (sein Zentrum O2) so angeordnet, dass er um eine Größe verschoben ist, die einer Phasendifferenz α von (1/8)·λ (= (2/16)·λ) entspricht. Zusätzlich ist der vierte Magnetsensor 12d (sein Zentrum O2) so angeordnet, dass er um eine Größe verschoben ist, die einer Phasendifferenz α von (3/16)·λ entspricht.As in the 1 and 4 shown is the second magnetic sensor 12b (its center O2) is arranged to be shifted by a quantity corresponding to the phase difference α of (1/16) · λ. In addition, the third magnetic sensor 12c (its center O2) is arranged to be shifted by a magnitude corresponding to a phase difference α of (1/8) · λ (= (2/16) · λ). In addition, the fourth magnetic sensor 12d (its center O2) is arranged to be shifted by a magnitude corresponding to a phase difference α of (3/16) · λ.
Auch sind der zweite Magnetsensor 12b, der dritte Magnetsensor 12c und der vierte Magnetsensor 12d jeder für sich so angeordnet, dass sie um Größen verschoben sind, die den zuvor beschriebenen Phasendifferenzen von den nächsten Positionen C–E mit der Phasendifferenz Null auf der gleichen Seite entsprechen, wie auf der rechten Seite in 4 gezeigt.Also, the second magnetic sensor 12b , the third magnetic sensor 12c and the fourth magnetic sensor 12d each individually arranged to be shifted by magnitudes corresponding to the above-described phase differences from the next positions C-E having the phase difference zero on the same side as on the right side in FIG 4 shown.
Zusätzlich sind, wie in den 2 und 3A und 3B gezeigt, in jeden der Magnetsensoren 12a–12d zwei Brückenschaltungen integriert, die als A-Phasenbrückenschaltung 18 und B-Phasenbrückenschaltung 19 dienen.In addition, as in the 2 and 3A and 3B shown in each of the magnetic sensors 12a - 12d integrated two bridge circuits, which act as A-phase bridge circuit 18 and B-phase bridge circuit 19 serve.
Die zuvor erwähnte Anordnung der einzelnen Magnetsensoren 12a–12d, in denen die Phasenverschiebungen addiert werden, kann mit Hilfe des folgenden Ausdrucks berechnet werden.The aforementioned arrangement of the individual magnetic sensors 12a - 12d , in which the phase shifts are added, can be calculated using the following expression.
Mit anderen Worten ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste Magnetsensor 12a an einer Position mit der Phasendifferenz α = 0 angeordnet, und der zweite Magnetsensor 12b, dritte Magnetsensor 12c und vierte Magnetsensor 12d, die verbleiben, sind individuell an Positionen angeordnet, die um Größen verschoben sind, die Phasendifferenzen α von (1/2)·[M/(L·N)]·λ entsprechen, wobei L die Anzahl der Ausgangsschaltungen, die in jedem Magnetsensor enthalten sind, M eine Variable, die auf 1, ..., oder N – 1 gesetzt ist, N die Anzahl der zuvor erwähnten Magnetsensoren, und λ die Periode der Magnetpole ist.In other words, in the present embodiment, the first magnetic sensor 12a at a position with the phase difference α = 0, and the second magnetic sensor 12b , third magnetic sensor 12c and fourth magnetic sensor 12d which remain are individually arranged at positions shifted by magnitudes corresponding to phase differences α of (1/2) · [M / (L • N)] · λ, where L is the number of output circuits included in each magnetic sensor , M is a variable set to 1, ..., or N-1, N is the number of the aforementioned magnetic sensors, and λ is the period of the magnetic poles.
Im ersten Ausführungsbeispiel, das in den 1-4 gezeigt ist, entspricht die Anzahl der Ausgangsschaltungen, die in jeden der Magnetsensoren 12a–12d eingebaut ist, zwei Typen, die als A-Phase und B-Phase dienen, und die Anzahl N der Magnetsensoren 12a–12d ist vier. Daher ist die Variable M gleich „1”, „2” oder „3”.In the first embodiment, in the 1 - 4 is shown, the number of output circuits corresponding to each of the magnetic sensors 12a - 12d is built in, two types serving as A-phase and B-phase, and the number N of magnetic sensors 12a - 12d is four. Therefore, the variable M is equal to "1", "2" or "3".
Dementsprechend werden die Phasendifferenzen α, die aus dem zuvor erwähnten Ausdruck erhalten werden, (1/16)λ, (1/8)λ und (3/16)λ. Daher wird es möglich, jeden der Magnetsensoren 12a–12d an einer Position, deren Phasendifferenz Null ist, einer Position, die um eine Größe verschoben ist, die einer Phasendifferenz von (1/16)λ entspricht, einer Position, die um eine Größe verschoben ist, die einer Phasendifferenz von (1/8)λ entspricht, und einer Position, die um eine Größe verschoben ist, die einer Phasendifferenz von (3/16)λ entspricht, anzuordnen. Während in der 1 der erste bis vierte Magnetsensor 12a–12d so angeordnet sind, dass die Phasendifferenz α vom ersten Magnetsensor 12a bis zum vierten Magnetsensor 12d zunimmt, kann beliebig entschieden werden, welche Anordnung welchem Magnetsensor zugeordnet wird.Accordingly, the phase differences α obtained from the aforementioned expression become (1/16) λ, (1/8) λ and (3/16) λ. Therefore, it becomes possible for each of the magnetic sensors 12a - 12d at a position whose phase difference is zero, a position shifted by a magnitude corresponding to a phase difference of (1/16) λ, a position shifted by a magnitude corresponding to a phase difference of (1/8) λ, and a position shifted by a magnitude corresponding to a phase difference of (3/16) λ. While in the 1 the first to fourth magnetic sensors 12a - 12d are arranged so that the phase difference α from the first magnetic sensor 12a to the fourth magnetic sensor 12d increases arbitrarily, which arrangement is assigned to which magnetic sensor.
Zusätzlich sind in jeden der Magnetsensoren 12a–12d die beiden Ausgangsschaltungen der A-Phasenbrückenschaltung 18 und der B-Phasenbrückenschaltung 19 integriert. Zusätzlich ist, zum Beispiel, wenn ein Ausgangssignal von der A-Phasenbrückenschaltung 18 als eine Referenzwellenform definiert ist, die B-Phasenbrückenschaltung 19 so eingerichtet, dass sie eine Wellenform ausgibt, die in Bezug auf die Differenzwellenform eine Phasenverschiebung von (1/2)·[(1, ..., L – 1)/L]·λ hat. Mit anderen Worten, da die Anzahl L der Typen von Ausgangsschaltungen „2” ist, hat das Ausgangssignal (OUTB), das von der B-Phasenbrückenschaltung ausgegeben wird, in Bezug auf das Ausgangssignal (OUT A), das von der A-Phasenbrückenschaltung ausgegeben wird, eine Phasendifferenz von (1/4)λ. Auf diese Weise tritt innerhalb der einzelnen Magnetsensoren 12a–12d zwischen dem Ausgangssignal der A-Phasenbrückenschaltung 18 und dem Ausgangssignal der B-Phasenbrückenschaltung 19 eine Verschiebung der Phasendifferenz von (1/4)λ auf.In addition, in each of the magnetic sensors 12a - 12d the two output circuits of the A-phase bridge circuit 18 and the B-phase bridge circuit 19 integrated. In addition, if, for example, an output signal from the A-phase bridge circuit 18 is defined as a reference waveform, the B-phase bridge circuit 19 is arranged to output a waveform having a phase shift of (1/2) · [(1, ..., L-1) / L] · λ with respect to the difference waveform. In other words, since the number L of the types of output circuits is "2", the output signal (OUTB) output from the B-phase bridge circuit has outputted from the A-phase bridge circuit with respect to the output signal (OUT A) becomes, a phase difference of (1/4) λ. In this way occurs within the individual magnetic sensors 12a - 12d between the output of the A-phase bridge circuit 18 and the output of the B-phase bridge circuit 19 a shift of the phase difference of (1/4) λ.
Die 5A und 5B sind Wellenformdiagramme (Rechteckwellen), die auf den Ausgangssignalen der A-Phasenbrückenschaltung und der B-Phasenbrückenschaltung basieren.The 5A and 5B are waveform diagrams (square waves) based on the output signals of the A-phase bridge circuit and the B-phase bridge circuit.
Wie in den 5A und 5B gezeigt, treten im Bewegungsbereich der Magnetperiode (Wellenlänge) λ des A-Phasenausgangssignals insgesamt vier ansteigende Impulssignale (1) bis (4) und insgesamt vier abfallende Impulssignale (5) bis (8) auf. Dementsprechend ist es möglich, innerhalb der Magnetpolperiode (Wellenlänge) λ im A-Phasenausgangssignal acht Impulssignale zu erhalten.As in the 5A and 5B a total of four rising pulse signals occur in the range of movement of the magnetic period (wavelength) λ of the A-phase output signal ( 1 ) to ( 4 ) and a total of four falling pulse signals ( 5 ) to ( 8th ) on. Accordingly, it is possible to obtain eight pulse signals within the magnetic pole period (wavelength) λ in the A-phase output signal.
Hierbei werden die Wellenformen der Impulssignale (1) und (5) von der A-Phasenbrückenschaltung im ersten Magnetsensor 12a erhalten, die Impulssignale (2) und (6) werden von der A-Phasenbrückenschaltung im zweiten Magnetsensor 12b erhalten, die Impulssignale (3) und (7) werden von der A-Phasenbrückenschaltung im dritten Magnetsensor 12c erhalten, und die Impulssignale (4) und (8) werden von der A-Phasenbrückenschaltung im vierten Magnetsensor 12d erhalten.Here, the waveforms of the pulse signals ( 1 ) and ( 5 ) from the A-phase bridge circuit in the first magnetic sensor 12a receive the pulse signals ( 2 ) and ( 6 ) are from the A-phase bridge circuit in the second magnetic sensor 12b receive the pulse signals ( 3 ) and ( 7 ) are from the A-phase bridge circuit in the third magnetic sensor 12c received, and the pulse signals ( 4 ) and ( 8th ) are from the A-phase bridge circuit in the fourth magnetic sensor 12d receive.
Zwischen den Impulssignalen (1) und (5) und den Impulssignalen (2) und (6) treten Phasenverschiebungen von (1/16)λ auf, zwischen den Impulssignalen (1) und (5) und den Impulssignalen (3) und (7) treten Phasenverschiebungen von (1/8)λ auf, und zwischen den Impulssignalen (1) und (5) und den Impulssignalen (4) und (8) treten Phasenverschiebungen von (3/16)λ auf.Between the pulse signals ( 1 ) and ( 5 ) and the pulse signals ( 2 ) and ( 6 ) phase shifts of (1/16) λ occur between the pulse signals ( 1 ) and ( 5 ) and the pulse signals ( 3 ) and ( 7 ) phase shifts of (1/8) λ occur, and between the pulse signals ( 1 ) and ( 5 ) and the pulse signals ( 4 ) and ( 8th ) phase shifts of (3/16) λ occur.
Andererseits treten innerhalb des Bereichs der Magnetpolperiode (Wellenlänge) λ im B-Phasenausgangssignal insgesamt vier ansteigende Impulssignale (9) bis (12) und insgesamt vier abfallende Impulssignale (13) bis (16) auf. Dementsprechend ist es möglich, im B-Phasenausgangssignal innerhalb der Magnetpolperiode (Wellenlänge) λ insgesamt acht Impulssignale zu erhalten.On the other hand, within the range of the magnetic pole period (wavelength) λ in the B-phase output signal, a total of four rising pulse signals ( 9 ) to ( 12 ) and a total of four falling pulse signals ( 13 ) to ( 16 ) on. Accordingly, it is possible to obtain a total of eight pulse signals in the B phase output within the magnetic pole period (wavelength) λ.
Hierbei werden die Wellenformen der Impulssignale (9) und (13) von der B-Phasenbrückenschaltung im ersten Magnetsensor 12a erhalten, die Impulssignale (10) und (14) werden von der B-Phasenbrückensignale im zweiten Magnetsensor 12b erhalten, die Impulssignale (11) und (12) werden von der B-Phasenbrückenschaltung im dritten Magnetsensor 12c erhalten, und die Impulssignale (12) und (16) werden von der B-Phasenbrückenschaltung im vierten Magnetsensor 12d erhalten.Here, the waveforms of the pulse signals ( 9 ) and ( 13 ) from the B-phase bridge circuit in the first magnetic sensor 12a receive the pulse signals ( 10 ) and ( 14 ) are from the B-phase bridge signals in the second magnetic sensor 12b receive the pulse signals ( 11 ) and ( 12 ) are from the B-phase bridge circuit in the third magnetic sensor 12c received, and the pulse signals ( 12 ) and ( 16 ) are from the B-phase bridge circuit in the fourth magnetic sensor 12d receive.
Die Impulssignale (1) und (5) und die Impulssignale (9) und (13) werden vom ersten Magnetsensor 12a erhalten, die Impulssignale (2) und (4) und die Impulssignale (10) und (14) werden vom zweiten Magnetsensor 12b erhalten, die Impulssignale (3) und (7) und die Impulssignale (11) und (15) werden vom dritten Magnetsensor 12c erhalten, und die Impulssignale (4) und (8) und die Impulssignale (12) und (16) werden vom vierten Magnetsensor 12d erhalten.The pulse signals ( 1 ) and ( 5 ) and the pulse signals ( 9 ) and ( 13 ) are from the first magnetic sensor 12a receive the pulse signals ( 2 ) and ( 4 ) and the pulse signals ( 10 ) and ( 14 ) are from the second magnetic sensor 12b receive the pulse signals ( 3 ) and ( 7 ) and the pulse signals ( 11 ) and ( 15 ) are from the third magnetic sensor 12c received, and the pulse signals ( 4 ) and ( 8th ) and the pulse signals ( 12 ) and ( 16 ) are from the fourth magnetic sensor 12d receive.
Zwischen den Impulssignalen (1) und (5) und den Impulssignalen (9) und (13), zwischen den Impulssignalen (2) und (6) und den Impulssignalen (10) und (14), zwischen den Impulssignalen (3) und (7) und den Impulssignalen (11) und (15), und zwischen den Impulssignalen (4) und (8) und den Impulssignalen (12) und (16) treten jeweils Phasenverschiebungen von (1/4)λ auf.Between the pulse signals ( 1 ) and ( 5 ) and the pulse signals ( 9 ) and ( 13 ), between the pulse signals ( 2 ) and ( 6 ) and the pulse signals ( 10 ) and ( 14 ), between the pulse signals ( 3 ) and ( 7 ) and the pulse signals ( 11 ) and ( 15 ), and between the pulse signals ( 4 ) and ( 8th ) and the pulse signals ( 12 ) and ( 16 ) occur each phase shifts of (1/4) λ.
Mit anderen Worten, Impulssignale, die vom B-Phasenausgangssignal erhalten werden, und deren Anzahl acht ist, stimmen mit Signalen überein, die durch individuelles Verschieben der Impulssignale, die vom A-Phasenausgangssignal erhalten werden und deren Anzahl acht ist, um (1/4)λ erhalten werden.In other words, pulse signals which are obtained from the B-phase output signal and whose number is eight agree with signals, which are obtained by individually shifting the pulse signals obtained from the A-phase output signal and whose number is eight by (1/4) λ.
Auf diese Weise ist es im ersten Ausführungsbeispiel möglich, innerhalb der Magnetpolperiode (Wellenlänge) λ sechzehn Impulssignale zu erhalten. Der Magnet 11, der in 1 gezeigt ist, enthält sechs Paare aus Nordpolen und Südpolen, die Anzahl der Magnetpolperiode λ ist daher 6. Dementsprechend entsprechen die Impulssignale, die erhalten werden, bevor der Magnet 11 eine Rotation macht, 6 × 16 = 96 Impulsen (1 Impuls für jeden Rotationswinkel von 3,75 Grad).In this way, in the first embodiment, it is possible to obtain sixteen pulse signals within the magnetic pole period (wavelength) λ. The magnet 11 who in 1 Therefore, the number of magnetic pole periods λ is six. Accordingly, the pulse signals obtained before the magnet correspond 11 makes a rotation, 6 × 16 = 96 pulses (1 pulse for each rotation angle of 3.75 degrees).
6 ist eine Draufsicht auf einen Magnetencoder gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; 7 ist die Draufsicht auf einen Magnetsensor, der in eine Magnet-Detektionsvorrichtung eingebaut ist, wie sie in 6 gezeigt ist; die 8A, 8B und 8C sind die Diagramme einer A-Phasenbrückenschaltung, einer B-Phasenbrückenschaltung und einer C-Phasenbrückenschaltung, die in die Magnet-Detektionsvorrichtung aus 6 eingebaut sind; und die 9A, 9B und 9C sind Wellenformdiagramme eines A-Phasenimpulssignals, eines B-Phasenimpulssignals und eines C-Phasenimpulssignals, die von der Magnet-Detektionsvorrichtung erhalten werden, wie sie in 6 gezeigt ist. 6 is a plan view of a magnet encoder according to a second embodiment; 7 FIG. 11 is a plan view of a magnetic sensor incorporated in a magnetic detection device as shown in FIG 6 is shown; the 8A . 8B and 8C FIG. 11 is the diagrams of an A-phase bridge circuit, a B-phase bridge circuit, and a C-phase bridge circuit included in the magnetic detection device 6 are incorporated; and the 9A . 9B and 9C FIG. 15 are waveform diagrams of an A-phase pulse signal, a B-phase pulse signal and a C-phase pulse signal obtained from the magnetic detection device as shown in FIG 6 is shown.
Der Magnet 11, der in einem Magnetencoder 30, wie er in 6 gezeigt ist, benutzt wird, ist der gleiche, wie der Magnet 11, der in 1 gezeigt ist. Wie in 6 gezeigt, sind in einer Magnet-Detektionsvorrichtung 31, die in dem Magnetencoder 30 verwendet wird, drei Magnetsensoren 32a–32c vorhanden. Die einzelnen Magnetsensoren 32a–32c sind so angeordnet, dass sie nicht in Kontakt mit dem Magneten 11 stehen, und die einzelnen Magnetsensoren 32a–32c sind so angeordnet, dass sie in Richtung B einer relativen Rotation voneinander beabstandet sind.The magnet 11 in a magnet encoder 30 as he is in 6 is shown, is the same as the magnet 11 who in 1 is shown. As in 6 are shown in a magnetic detection device 31 in the magnet encoder 30 is used, three magnetic sensors 32a - 32c available. The individual magnetic sensors 32a - 32c are arranged so that they are not in contact with the magnet 11 stand, and the individual magnetic sensors 32a - 32c are arranged so as to be spaced apart in the direction B of relative rotation.
Wie in 7 gezeigt, sind in jedem der Magnetsensoren 32a–32c auf einem Substrat 15 zwölf Magnetdetektionselemente 33a–33d, 34a–34d und 35a–35d angeordnet. Die A-Phasen-Magnetdetektionselementen 33a–33d bilden eine A-Phasenbrückenschaltung 37. Zusätzlich bilden die B-Phasen-Magnetdetektionselemente 34a–34d eine B-Phasenbrückenschaltung 38, und die C-Phasen-Magnetdetektionselemente 35a–35d bilden eine C-Phasenbrückenschaltung 39.As in 7 are shown in each of the magnetic sensors 32a - 32c on a substrate 15 twelve magnetic detection elements 33a - 33d . 34a - 34d and 35a - 35d arranged. The A-phase magnetic detection elements 33a - 33d form an A-phase bridge circuit 37 , In addition, the B-phase magnetic detection elements constitute 34a - 34d a B-phase bridge circuit 38 , and the C-phase magnetic detection elements 35a - 35d form a C-phase bridge circuit 39 ,
In dem Ausführungsbeispiel, das in den 7 und 8A–8C gezeigt ist, wird angenommen, dass die drei Richtungen, die in einer Ebene jeweils Winkeldifferenzen von 120 Grad zwischen sich haben, als eine erste Richtung, eine zweite Richtung und eine dritte Richtung definiert sind. Während es möglich ist, beliebig zu entscheiden, welche Richtung als erste Richtung, als zweite Richtung und als dritte Richtung bezeichnet wird, ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel die erst Richtung beispielhaft als Y1-Richtung definiert, eine Richtung, die gegenüber der ersten Richtung um 120 Grad im Uhrzeigersinn gedreht ist, ist als zweite Richtung definiert, und eine Richtung, die gegenüber der ersten Richtung um 240 Grad im Uhrzeigersinn gedreht ist, ist als dritte Richtung definiert.In the embodiment shown in the 7 and 8A - 8C 2, it is assumed that the three directions having 120 degree angle differences therebetween are defined as a first direction, a second direction, and a third direction. While it is possible to arbitrarily decide which direction is referred to as the first direction, the second direction, and the third direction, in the present embodiment, the first direction is exemplified as a Y1 direction, a direction that is 120 degrees from the first direction is rotated in a clockwise direction is defined as a second direction, and a direction that is rotated clockwise by 240 degrees with respect to the first direction is defined as a third direction.
Daher zeigen die Richtungen P5 der Empfindlichkeitsachsen der A-Phasen-Magnetdetektionselemente 33a und 33b in die erste Richtung, und die Richtungen P6 der Empfindlichkeitsachsen der A-Phasen-Magnetdetektionselemente 33c und 33d zeigen in eine der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung. Zusätzlich zeigen die Richtungen P7 der Empfindlichkeitsachsen der B-Phasen-Magnetdetektionselemente 34a und 34c in die zweite Richtung, und die Richtungen P8 der Empfindlichkeitsachsen der B-Phasen-Magnetdetektionselemente 34c und 34d zeigen in eine der zweiten Richtung entgegengesetzte Richtung. Darüber hinaus zeigen die Richtungen P9 der Empfindlichkeitsachsen der C-Phasen-Magnetdetektionselemente 35a und 35b in die dritte Richtung und die Richtungen P10 der Empfindlichkeitsachsen der C-Phasen-Magnetdetektionselemente 35c und 35d zeigen in eine der dritten Richtung entgegengesetzte Richtung.Therefore, the directions P5 show the sensitivity axes of the A-phase magnetic detection elements 33a and 33b in the first direction, and the directions P6 of the sensitivity axes of the A-phase magnetic detection elements 33c and 33d show in a direction opposite to the first direction. In addition, the directions P7 show the sensitivity axes of the B-phase magnetic detection elements 34a and 34c in the second direction, and the directions P8 of the sensitivity axes of the B-phase magnetic detection elements 34c and 34d show in a direction opposite to the second direction. In addition, the directions P9 show the sensitivity axes of the C-phase magnetic detection elements 35a and 35b in the third direction and the directions P10 of the sensitivity axes of the C-phase magnetic detection elements 35c and 35d show in a direction opposite to the third direction.
Die Anordnung der einzelnen Magnetsensoren 32a–32c in dem in den 6 bis 8A–8C gezeigten Ausführungsbeispiel, in denen Phasenverschiebungen hinzugefügt worden sind, können aufgrund des folgenden Ausdrucks berechnet werden.The arrangement of the individual magnetic sensors 32a - 32c in the in the 6 to 8A - 8C The embodiment shown in which phase shifts have been added can be calculated from the following expression.
Zum Beispiel ist der erste Magnetsensor 32a an einer Position angeordnet, an der die Phasendifferenz Null ist, und der zweite Magnetsensor 32b und der dritte Magnetsensor 32c, die verbleiben, sind jeweils an Positionen angeordnet, die um Größen, die einer Phasendifferenz α von (1/2)·[M/(L·N)]·λ entsprechen, verschoben sind, angeordnet, wobei L die Anzahl der Ausgangsschaltungen ist, die in jedem Magnetsensor vorhanden sind, M eine Variable ist, die auf 1,..., oder N – 1 gesetzt ist, N die Anzahl der zuvor genannten Magnetsensoren ist, und λ die Magnetpolperiode ist.For example, the first magnetic sensor 32a arranged at a position where the phase difference is zero, and the second magnetic sensor 32b and the third magnetic sensor 32c which remain are respectively arranged at positions shifted by magnitudes corresponding to a phase difference α of (1/2) * [M / (L * N)] .lambda., where L is the number of output circuits which are present in each magnetic sensor, M is a variable set to 1, ..., or N-1, N is the number of the aforementioned magnetic sensors, and λ is the magnetic pole period.
Im zweiten Ausführungsbeispiel, das in den 6 bis 8A–8C gezeigt ist, ist die Anzahl L der Typen von Ausgangsschaltungen, die in jeden der Magnetsensoren 32a–32c eingebaut sind, drei, und die Anzahl der Magnetsensoren 32a–32c ist drei. Daher hat die Variable M den Wert „1” oder „2”.In the second embodiment, in the 6 to 8A - 8C is shown, the number L of the types of output circuits included in each of the magnetic sensors 32a - 32c are installed, three, and the number of magnetic sensors 32a - 32c is three. Therefore, the variable M has the value "1" or "2".
Dementsprechend sind die Phasendifferenzen λ, die aus den zuvor beschriebenen Ausdrücken erhalten werden, (1/18)λ und (1/9)λ. Accordingly, the phase differences λ obtained from the above-described expressions are (1/18) λ and (1/9) λ.
Daher ist es zum Beispiel, wie in der 6 gezeigt, möglich, den ersten Magnetsensor 32a an einer Position anzuordnen, deren Phasendifferenz Null ist, den zweiten Magnetsensor 32b an einer Position anzuordnen, die um eine Größe verschoben ist, die einer Phasendifferenz α von (1/18)λ entspricht, und den dritten Magnetsensor 32c an einer Position anzuordnen, die um eine Größe verschoben ist, die einer Phasendifferenz α von (1/9)λ entsprichtTherefore, it is, for example, as in the 6 shown, possible, the first magnetic sensor 32a to be arranged at a position whose phase difference is zero, the second magnetic sensor 32b to be disposed at a position shifted by a magnitude corresponding to a phase difference α of (1/18) λ, and the third magnetic sensor 32c at a position shifted by a quantity corresponding to a phase difference α of (1/9) λ
Zusätzlich sind in jeden der Magnetsensoren 32a–32c die drei Ausgangsschaltungen der A-Phasenbrückenschaltung 37, der B-Phasenbrückenschaltung 38 und der C-Phasenbrückenschaltung 39 eingebaut. Zusätzlich sind, wenn in jedem der Magnetsensoren 32a–32c ein Ausgangssignal, das von der A-Phasenbrückenschaltung 37 erhalten wird, als Referenzwellenform definiert wird, die verbleibenden Brückenschaltungen 38 und 39 so eingerichtet, dass sie in Bezug auf die zuvor beschriebene Referenzwellenform Wellenformen ausgeben, die Phasendifferenzen von (1/2)·[(1, ..., L – 1)/L]·λ haben. Mit anderen Worten, da die Anzahl L der Typen von Ausgangsschaltungen „3” ist, hat zum Beispiel, wenn die A-Phasenbrückenschaltung 37, die B-Phasenbrückenschaltung 38 und die C-Phasenbrückenschaltung 39 innerhalb jedes der Magnetsensoren 32a–32c miteinander verglichen werden, ein Ausgangssignal (OUT B), das von der B-Phasenbrückenschaltung 38 erhalten wird, in Bezug auf das Ausgangssignal (OUT A), das von der A-Phasenbrückenschaltung erhalten wird, eine Phasendifferenz von (1/6)λ, wenn ein Ausgangssignal (OUT A), das von der A-Phasenbrückenschaltung 37 erhalten wird, als Referenzwellenform definiert wird. Zusätzlich dazu hat ein Ausgangssignal (OUT C), das von der C-Phasenbrückenschaltung erhalten wird, in Bezug auf das Ausgangssignal (OUT A), das von der A-Phasenbrückenschaltung erhalten wird, eine Phasendifferenz von (1/3)λ.In addition, in each of the magnetic sensors 32a - 32c the three output circuits of the A-phase bridge circuit 37 , the B-phase bridge circuit 38 and the C-phase bridge circuit 39 built-in. In addition, if in any of the magnetic sensors 32a - 32c an output signal from the A-phase bridge circuit 37 is defined as the reference waveform, the remaining bridge circuits 38 and 39 are arranged to output waveforms having phase differences of (1/2) · [(1, ..., L-1) / L] · λ with respect to the above-described reference waveform. In other words, since the number L of the types of output circuits is "3", for example, when the A-phase bridge circuit 37 , the B-phase bridge circuit 38 and the C-phase bridge circuit 39 inside each of the magnetic sensors 32a - 32c an output signal (OUT B) from the B-phase bridge circuit 38 is obtained with respect to the output signal (OUT A), which is obtained from the A-phase bridge circuit, a phase difference of (1/6) λ, when an output signal (OUT A), that of the A-phase bridge circuit 37 is defined as a reference waveform is defined. In addition, an output signal (OUT C) obtained from the C-phase bridge circuit has a phase difference of (1/3) λ with respect to the output signal (OUT A) obtained from the A-phase bridge circuit.
Wie in den 9A–9C gezeigt, treten im Bewegungsbereich der Magnetpolperiode (Wellenlänge) λ im A-Phasenausgangssignal drei ansteigende Impulssignale (1) bis (3) und insgesamt drei abfallende Impulssignale (4) bis (6) auf. Dementsprechend ist es möglich, im A-Phasenausgangssignal in der Magnetpolperiode (Wellenlänge) λ sechs Impulssignale zu erhalten.As in the 9A - 9C 3, in the range of movement of the magnetic pole period (wavelength) λ in the A-phase output signal, three rising pulse signals ( 1 ) to ( 3 ) and a total of three falling pulse signals ( 4 ) to ( 6 ) on. Accordingly, it is possible to obtain six pulse signals in the A-phase output in the magnetic pole period (wavelength) λ.
Hierbei werden die Wellenformen der Impulssignale (1) und (4) von der A-Phasenbrückenschaltung 37 im ersten Magnetsensor 32a erhalten, die Impulssignale (2) und (5) werden von der A-Phasenbrückenschaltung 37 im zweiten Magnetsensor 32b erhalten, und die Impulssignale (3) und (6) werden von der A-Phasenbrückenschaltung 37 im dritten Magnetsensor 32c erhalten.Here, the waveforms of the pulse signals ( 1 ) and ( 4 ) from the A-phase bridge circuit 37 in the first magnetic sensor 32a receive the pulse signals ( 2 ) and ( 5 ) are from the A-phase bridge circuit 37 in the second magnetic sensor 32b received, and the pulse signals ( 3 ) and ( 6 ) are from the A-phase bridge circuit 37 in the third magnetic sensor 32c receive.
Zwischen den Impulssignalen (1) und (4) und den Impulssignalen (2) und (5) treten Phasenverschiebungen von (1/18)λ auf, und zwischen den Impulssignalen (1) und (4) und den Impulssignalen (3) und (6) treten Phasenverschiebungen von (1/9)λ auf.Between the pulse signals ( 1 ) and ( 4 ) and the pulse signals ( 2 ) and ( 5 ) phase shifts of (1/18) λ occur, and between the pulse signals ( 1 ) and ( 4 ) and the pulse signals ( 3 ) and ( 6 ) phase shifts of (1/9) λ occur.
Andererseits treten im B-Phasenausgangssignal im Bewegungsbereich der Magnetpolperiode (Wellenlänge) λ insgesamt drei ansteigende Impulssignale (7) bis (9) und insgesamt drei abfallende Impulssignale (10) bis (12) auf. Dementsprechend ist es möglich, im B-Phasenausgangssignal innerhalb der Magnetpolperiode (Wellenlänge) λ sechs Impulssignale zu erhalten.On the other hand, in the B-phase output signal, in the moving range of the magnetic pole period (wavelength) λ, a total of three rising pulse signals ( 7 ) to ( 9 ) and a total of three falling pulse signals ( 10 ) to ( 12 ) on. Accordingly, it is possible to obtain six pulse signals in the B-phase output signal within the magnetic pole period (wavelength) λ.
Hierbei werden die Wellenformen der Impulssignale (7) und (10) von der B-Phasenbrückenschaltung (38) im ersten Magnetsensor 32a erhalten, die Impulssignale (8) und (11) werden von der B-Phasenbrückenschaltung 38 im zweiten Magnetsensor 32b erhalten und die Impulssignale (9) und (12) werden von der B-Phasenbrückenschaltung 38 im dritten Magnetsensor 32c erhalten.Here, the waveforms of the pulse signals ( 7 ) and ( 10 ) from the B-phase bridge circuit ( 38 ) in the first magnetic sensor 32a receive the pulse signals ( 8th ) and ( 11 ) are from the B-phase bridge circuit 38 in the second magnetic sensor 32b receive and the pulse signals ( 9 ) and ( 12 ) are from the B-phase bridge circuit 38 in the third magnetic sensor 32c receive.
Andererseits treten im C-Phasenausgangssignal im Bereich der Magnetpolperiode (Wellenlänge) λ insgesamt drei ansteigende Impulssignale (13) bis (15) und insgesamt drei abfallende Impulssignale (16) bis (18) auf. Dementsprechend ist es möglich, im C-Phasenausgangssignal innerhalb der Magnetpolperiode (Wellenlänge) λ sechs Impulssignale zu erhalten.On the other hand, in the C phase output signal in the region of the magnetic pole period (wavelength) λ, a total of three rising pulse signals ( 13 ) to ( 15 ) and a total of three falling pulse signals ( 16 ) to ( 18 ) on. Accordingly, it is possible to obtain six pulse signals in the C-phase output signal within the magnetic pole period (wavelength) λ.
Hierbei werden die Wellenformen der Impulssignale (13) und (16) von der C-Phasenbrückenschaltung 39 im ersten Magnetsensor 32a erhalten, die Impulssignale (14) und (17) werden von der C-Phasenbrückenschaltung 39 im zweiten Magnetsensor 32b erhalten, und die Impulssignale (15) und (18) werden von der C-Phasenbrückenschaltung 39 im dritten Magnetsensor 32c erhalten.Here, the waveforms of the pulse signals ( 13 ) and ( 16 ) from the C-phase bridge circuit 39 in the first magnetic sensor 32a receive the pulse signals ( 14 ) and ( 17 ) are from the C-phase bridge circuit 39 in the second magnetic sensor 32b received, and the pulse signals ( 15 ) and ( 18 ) are from the C-phase bridge circuit 39 in the third magnetic sensor 32c receive.
Auf diese Weise ist es möglich, im zweiten Ausführungsbeispiel innerhalb der Magnetpolperiode (Wellenlänge) λ achtzehn Impulssignale zu erhalten. Da nämlich der in 6 gezeigte Magnet 11 sechs Paare aus Nordpolen und Südpolen aufweist, ist die Anzahl der Magnetpolperioden λ gleich sechs. Dementsprechend entsprechen die Impulssignale, die erhalten werden, bevor der Magnet 11 eine Rotation macht, 6 × 18 = 108 Impulsen (1 Puls pro Rotationswinkel von ungefähr 3,3 Grad).In this way, it is possible to obtain eighteen pulse signals within the magnetic pole period (wavelength) λ in the second embodiment. Because the in 6 shown magnet 11 has six pairs of north poles and south poles, the number of magnetic pole periods λ is six. Accordingly, the pulse signals obtained before the magnet correspond 11 makes a rotation, 6 x 18 = 108 pulses (1 pulse per rotation angle of about 3.3 degrees).
10 ist die Draufsicht auf einen Magnetencoder gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; 11 ist die Draufsicht auf einen Magnetsensor, der in eine Magnet-Detektionsvorrichtung eingebaut ist, wie sie in 10 gezeigt ist; und 12 ist das Wellenformdiagramm eines Impulssignals, das von der in der 10 gezeigten Magnet-Detektionsvorrichtung erhalten wird. 10 is the plan view of a magnet encoder according to a third embodiment; 11 Fig. 10 is a plan view of a magnetic sensor incorporated in a magnetic detection apparatus; as they are in 10 is shown; and 12 is the waveform diagram of a pulse signal different from that in the 10 shown magnetic detection device is obtained.
Der Magnet 11, der in einem Magnetencoder 40 verwendet wird, wie er in 10 gezeigt ist, ist der gleiche wie der in 1 gezeigte Magnet 11. Wie in 10 gezeigt, sind in einer Magnet-Detektionsvorrichtung 41, die in dem Magnetencoder 40 verwendet wird, vier Magnetsensoren 42a–42d vorgesehen. Die einzelnen Magnetsensoren 42a–42d sind so angeordnet, dass sie nicht in Kontakt mit dem Magneten 11 stehen, und die einzelnen Magnetsensoren 42a–42d sind so angeordnet, dass sie in Richtung B einer relativen Rotation voneinander beabstandet angeordnet sind.The magnet 11 in a magnet encoder 40 is used as he is in 10 shown is the same as the one in 1 shown magnet 11 , As in 10 are shown in a magnetic detection device 41 in the magnet encoder 40 is used, four magnetic sensors 42a - 42d intended. The individual magnetic sensors 42a - 42d are arranged so that they are not in contact with the magnet 11 stand, and the individual magnetic sensors 42a - 42d are arranged so as to be spaced apart in the direction B of relative rotation.
Wie in der 10 gezeigt, sind in jedem der Magnetsensoren 42a–42d auf einem Substrat 15 vier Magnetdetektionselemente 43a–43d angeordnet. Die Richtungen der Empfindlichkeitsachsen und die Brückenschaltungen der A-Phasen-Magnetdetektionselemente 43a–43d haben denselben Aufbau wie die A-Phasen-Magnetdetektionselemente, die in den 2, 3A und 3B gezeigt sind.Like in the 10 are shown in each of the magnetic sensors 42a - 42d on a substrate 15 four magnetic detection elements 43a - 43d arranged. The directions of the sensitivity axes and the bridge circuits of the A-phase magnetic detection elements 43a - 43d have the same structure as the A-phase magnetic detection elements included in the 2 . 3A and 3B are shown.
Die Anordnung der einzelnen Magnetsensoren 42a–42d in dem in den 10 und 11 gezeigten Ausführungsbeispiel in denen die Phasenverschiebungen addiert werden, kann gemäß dem folgenden Ausdruck berechnet werden.The arrangement of the individual magnetic sensors 42a - 42d in the in the 10 and 11 shown embodiment in which the phase shifts are added, can be calculated according to the following expression.
Mit anderen Worten, wenn der erste Magnetsensor 42a an einer Position angeordnet ist, an der die Phasendifferenz Null ist, sind die verbleibenden Magnetsensoren 42b–42d einzeln an Positionen angeordnet, die um Größen verschoben sind, die einer Phasendifferenz α von (1/2)·[M/(L·N)]·λ entsprechen, wobei L die Anzahl der Ausgangsschaltungen in jedem Magnetsensor ist, M eine Variable ist, die auf 1, ..., oder N – 1 gesetzt ist, N die Anzahl der zuvor erwähnten Magnetsensoren ist, und λ die Magnetpolperiode ist.In other words, when the first magnetic sensor 42a is disposed at a position where the phase difference is zero, the remaining magnetic sensors 42b - 42d individually arranged at positions shifted by magnitudes corresponding to a phase difference α of (1/2) · [M / (L • N)] · λ, where L is the number of output circuits in each magnetic sensor, M is a variable set to 1, ..., or N-1, N is the number of the aforementioned magnetic sensors, and λ is the magnetic pole period.
Im dritten Ausführungsbeispiel, das in den 10 und 11 gezeigt ist, ist die Anzahl der Ausgangsschaltungen, die in jeden der Magnetsensoren 42a–42d eingebaut ist, „1”, und die Anzahl der Magnetsensoren 42a–42d ist „4”. Daher hat die Variable M den Wert „1”, „2” oder „3”.In the third embodiment, in the 10 and 11 is shown, the number of output circuits included in each of the magnetic sensors 42a - 42d is installed, "1", and the number of magnetic sensors 42a - 42d is "4". Therefore, the variable M has the value "1", "2" or "3".
Dementsprechend sind die Phasendifferenzen, die aus dem obigen Ausdruck erhalten werden (1/8)λ, (1/4)λ und (3/8)λ.Accordingly, the phase differences obtained from the above expression are (1/8) λ, (1/4) λ and (3/8) λ.
Daher ist es zum Beispiel, wie in 10 gezeigt, möglich, den ersten Magnetsensor 42a an einer Position anzuordnen, deren Phasendifferenz Null ist, den zweiten Magnetsensor 42b an einer Position anzuordnen, die um eine Größe verschoben ist, die einer Phasendifferenz α von (1/8)λ entspricht, den dritten Magnetsensor 42c an einer Position anzuordnen, die um eine Größe verschoben ist, die einer Phasendifferenz α von (1/4)λ entspricht, und den vierten Magnetsensor 42d an einer Position anzuordnen, die um eine Größe verschoben ist, die einer Phasendifferenz α von (3/8)λ entspricht.Therefore, it is, for example, as in 10 shown, possible, the first magnetic sensor 42a to be arranged at a position whose phase difference is zero, the second magnetic sensor 42b to be disposed at a position shifted by a magnitude corresponding to a phase difference α of (1/8) λ, the third magnetic sensor 42c to be disposed at a position shifted by a magnitude corresponding to a phase difference α of (1/4) λ, and the fourth magnetic sensor 42d to be arranged at a position shifted by a magnitude corresponding to a phase difference α of (3/8) λ.
Wie in 12 gezeigt, treten im A-Phasenausgangssignal im Bereich der Wellenlänge λ insgesamt vier ansteigende Impulssignale (1) bis (4) und insgesamt vier abfallende Impulssignale (5) bis (8) auf. Dementsprechend ist es möglich, innerhalb der Magnetpolperiode (Wellenlänge) λ im A-Phasenausgangssignal acht Impulssignale zu erhalten. Zusätzlich ist die Anzahl der Magnetpolperioden sechs, da in dem Magneten 11, der in 10 gezeigt ist, sechs Paare aus Nordpolen und Südpolen enthalten sind. Dementsprechend werden, bevor der Magnet 11 eine Rotation macht, Impulssignale erhalten, die 6 × 8 = 48 Impulsen entsprechen (1 Impuls pro Rotationswinkel von 7,5 Grad).As in 12 shown in the A-phase output signal in the region of the wavelength λ a total of four rising pulse signals ( 1 ) to ( 4 ) and a total of four falling pulse signals ( 5 ) to ( 8th ) on. Accordingly, it is possible to obtain eight pulse signals within the magnetic pole period (wavelength) λ in the A-phase output signal. In addition, the number of magnetic pole periods is six, because in the magnet 11 who in 10 is shown, six pairs from northern Poland and southern Poland are included. Accordingly, before the magnet 11 makes a rotation, pulse signals corresponding to 6 × 8 = 48 pulses (1 pulse per rotation angle of 7.5 degrees).
Während auf diese Weise in dem in den 10 und 11 gezeigten Ausführungsbeispiel die Anzahl von Typen von Ausgangsschaltungen, die in jeden Magnetsensor eingebaut sind, auf „1” gesetzt ist, sind in jeden Magnetsensor mehrere Typen von Ausgabeschaltungen, wie sie in den 1 bis 9a–9c gezeigt sind, eingebaut, und es ist daher möglich, die Anzahl der Impulssignale zu erhöhen und eine höhere Auflösung zu erhalten.While in this way in the in the 10 and 11 In the embodiment shown, the number of types of output circuits incorporated in each magnetic sensor is set to "1", in each magnetic sensor, there are plural types of output circuits as shown in FIGS 1 to 9a - 9c are shown installed, and it is therefore possible to increase the number of pulse signals and obtain a higher resolution.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel, in dem mehrere Magnetsensoren benutzt werden, sind die einzelnen Magnetsensoren in Übereinstimmung mit der Anzahl der Magnetsensoren und der Anzahl der Typen von Ausgangsschaltungen so angeordnet, dass ihre Phasen in einer Richtung parallel zur Rotationsrichtung (Bewegungsrichtung) des Magneten 11 versetzt sind. Daher wird, selbst wenn sich der Aufbau des Magneten 11 ändert, die Anordnung der Magnetsensoren nur auf der Basis des zuvor erwähnten Ausdrucks geändert, ohne zum Beispiel die inneren Strukturen der Magnetsensoren zu ändern. Daher ist es möglich, eine hohe Auflösung zu erreichen. Dementsprechend wird es möglich, eine Erhöhung der Produktionskosten, die mit einer Änderung des Aufbaus des Magneten 11 oder Ähnlichem verbunden sind, zu vermeiden. Mit anderen Worten, es ist nicht notwendig, den inneren Aufbau des Magnetsensors aus 2 zu ändern, oder es wird ein Magnetsensor, der zum Beispiel einen Aufbau hat, wie er in 7 gezeigt und später beschrieben wird, vorbereitet, und es kann auch möglich sein, auf Grundlage der notwendigen Impulssignale zu entscheiden, welcher Magnetsensor benutzt wird. Selbst wenn der Aufbau des Magneten auf diese Weise geändert wird, ist es möglich, die Auflösung zu erhöhen, ohne im Zusammenhang damit den Aufbau des Magnetdetektionselements innerhalb des Magnetsensors zu verändern. Darüber hinaus ist es im Vergleich zu einem Fall, in dem, wie im Stand der Technik, mehrere Magnetdetektionselemente, die innerhalb des Magnetsensors vorgesehen sind, so angeordnet sind, dass der Abstand zwischen ihnen in einer Richtung parallel zur Bewegungsrichtung des Magneten abnimmt, möglich, eine Magnet-Detektionsvorrichtung zu erhalten, die unter Benutzung eines einfachen Aufbaus eine gute und hohe Auflösung hat.In the present embodiment, in which a plurality of magnetic sensors are used, the individual magnetic sensors are arranged in accordance with the number of the magnetic sensors and the number of types of output circuits so that their phases in a direction parallel to the rotation direction (moving direction) of the magnet 11 are offset. Therefore, even if the construction of the magnet 11 changes, the arrangement of the magnetic sensors only on the basis of the aforementioned expression changed, for example, without changing the internal structures of the magnetic sensors. Therefore, it is possible to achieve a high resolution. Accordingly, it becomes possible to increase the production costs associated with a change in the construction of the magnet 11 or the like. In other words, it is not necessary to look at the internal structure of the magnetic sensor 2 to change, or it will be a magnetic sensor, for example, has a structure, as in 7 shown and described later, and it may also be possible to decide which magnetic sensor is used based on the necessary pulse signals. Even if the structure of the magnet is changed in this way, it is possible to increase the resolution without being related thus to change the structure of the magnetic detection element within the magnetic sensor. Moreover, in comparison with a case in which, as in the prior art, a plurality of magnetic detection elements provided inside the magnetic sensor are arranged such that the distance between them decreases in a direction parallel to the moving direction of the magnet, it is possible to obtain a magnetic detection device having a good and high resolution using a simple structure.
Zusätzlich kann, z. B. während die Anordnung der Magnetsensoren auf der Basis der zuvor beschriebenen Ausdrücke festgelegt wird, die Position des zweiten Magnetsensors 12b nicht an der in der 1 gezeigten Position sein, sondern kann um (1/16)λ von der Position, an der die Phasendifferenz Null ist und an der der erste Magnetsensor 12a angeordnet ist, verschoben sein, und es ist auch möglich, die Phase der Postion des zweiten Magnetsensors 12b von der Position D mit dem Phasenunterschied Null oder der Position E mit der Phasendifferenz Null zu verschieben. Auf diese Weise wird es möglich, den Freiheitsgrad der Anordnung der Magnetsensoren zu erhöhen. Zusätzlich kann auch der Freiheitsgrad der Anordnung der Magnetdetektionselemente, die innerhalb des Magnetsensors ausgebildet sind, hoch sein. Zusätzlich kann durch Erhöhen der Anzahl der Typen von Ausgangsschaltungen eine höhere Auflösungseigenschaft erreicht werden.In addition, z. For example, while the arrangement of the magnetic sensors is determined on the basis of the above-described expressions, the position of the second magnetic sensor 12b not at the in the 1 but can be by (1/16) λ from the position where the phase difference is zero and at which the first magnetic sensor 12a is arranged to be shifted, and it is also possible, the phase of the postion of the second magnetic sensor 12b from the position D with the phase difference zero or the position E with the phase difference zero to move. In this way, it becomes possible to increase the degree of freedom of the arrangement of the magnetic sensors. In addition, the degree of freedom of the arrangement of the magnetic detection elements formed inside the magnetic sensor may also be high. In addition, by increasing the number of types of output circuits, a higher dissolution property can be achieved.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden mehrere Typen von Ausgangsschaltungen benutzt und derzeit werden die Richtungen der Empfindlichkeitsachsen der Magnetdetektionselemente, die jede Ausgangsschaltung bilden, so eingestellt, dass sie verschiedene Richtungen haben und in Richtungen zeigen, die 360 Grad in 2·L Bereiche unterteilen; dabei sind Magnetdetektionselemente, bei denen die Richtungen P der Empfindlichkeitsachsen eine Winkelverschiebung von 180 Grad zueinander haben, in die gleichen Ausgangsschaltung integriert.In the present embodiment, plural types of output circuits are used, and currently, the directions of the sensitivity axes of the magnetic detection elements constituting each output circuit are set to have different directions and to point in directions which divide 360 degrees into 2 x L areas; In this case, magnetic detection elements in which the directions P of the sensitivity axes have an angular displacement of 180 degrees to each other, integrated into the same output circuit.
L ist die Anzahl der Typen von Ausgangsschaltungen. In den in den 1 bis 5A und 5B gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Ausgangsschaltungen zwei Typen der A-Phase und der B-Phase. Dementsprechend werden die Richtungen P1 und P2 der Empfindlichkeitsachsen der A-Phasen-Magnetdetektionselemente 16a–16d und die Richtungen P3 und P4 der Empfindlichkeitsachsen der B-Phasen-Magnetdetektionselemente 17a–17d so eingestellt, dass sie in Richtungen zeigen, die 360 Grad in vier Bereiche unterteilen, nämlich in die Richtungen von 0 Grad, 90 Grad, 180 Grad und 270 Grad. Da unter diesen 0 Grad und 180 Grad eine Winkelverschiebung von 180 Grad zwischen sich haben und 90 Grad und 270 Grad eine Winkelverschiebung von 180 Grad zwischen sich haben, werden Magnetdetektionselemente, die Richtungen der Empfindlichkeitsachsen mit einer Winkelverschiebung von 180 Grad haben, in die gleiche Ausgangsschaltung eingebaut. Daher sind, wenn die Richtungen P1 der Empfindlichkeitsachsen der A-Phasen-Magnetdetektionselemente 16a und 16b die Richtungen von 0 Grad sind, die Richtungen P2 der Empfindlichkeitsachsen der A-Phasen-Magnetdetektionselemente 16c und 16d die Richtungen von 180 Grad, und wenn die Richtungen P3 der Empfindlichkeitsachsen der B-Phasen-Magnetdetektionselemente 17a und 17b die Richtungen von 90 Grad sind, sind die Richtungen P4 der Empfindlichkeitsachsen der B-Phasen-Magnetdetektionselemente 17c und 17d die Richtungen von 270 Grad.L is the number of types of output circuits. In the in the 1 to 5A and 5B In the illustrated embodiments, the output circuits are two types of A-phase and B-phase. Accordingly, the directions P1 and P2 become the sensitivity axes of the A-phase magnetic detection elements 16a - 16d and the directions P3 and P4 of the sensitivity axes of the B-phase magnetic detection elements 17a - 17d set so that they point in directions that divide 360 degrees into four areas, namely in the directions of 0 degrees, 90 degrees, 180 degrees and 270 degrees. Since among these 0 degrees and 180 degrees there is an angular displacement of 180 degrees therebetween and 90 degrees and 270 degrees have an angular displacement of 180 degrees therebetween, magnetic detection elements having directions of the sensitivity axes with an angular displacement of 180 degrees become the same output circuit built-in. Therefore, when the directions P1 are the sensitivity axes of the A-phase magnetic detection elements 16a and 16b the directions of 0 degrees are the directions P2 of the sensitivity axes of the A-phase magnetic detection elements 16c and 16d the directions of 180 degrees, and when the directions P3 of the sensitivity axes of the B-phase magnetic detection elements 17a and 17b are directions of 90 degrees, the directions P4 are the sensitivity axes of the B-phase magnetic detection elements 17c and 17d the directions of 270 degrees.
In dem in den 6 bis 9A–9C gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Ausgangsschaltungen drei Typen der A-Phase, der B-Phase und der C-Phase. Dementsprechend werden die Richtungen P5 und P6 der Empfindlichkeitsachsen der A-Phasen-Magnetdetektionselemente 33a–33d, die Richtungen P7 und P8 der Empfindlichkeitsachsen der B-Phasen-Magnetdetektionselemente 34a–34d und die Richtungen P9 und P10 der Empfindlichkeitsachsen der C-Phasen-Magnetdetektionselemente 35a–35d so eingestellt, dass sie in Richtungen zeigen, die 360 Grad in sechs Bereiche unterteilen, nämlich in die Richtungen von 0 Grad, 60 Grad, 120 Grad, 180 Grad, 240 Grad und 300 Grad. Da unter diesen 0 Grad und 180 Grad eine Winkelverschiebung von 180 Grad zwischen sich haben, 60 Grad und 240 Grad eine Winkelverschiebung von 180 Grad zwischen sich haben und 120 Grad und 300 Grad eine Winkelverschiebung von 180 Grad zwischen sich haben, werden Magnetdetektionselemente, die Richtungen der Empfindlichkeitsachsen mit Winkelverschiebungen von 180 Grad aufweisen, in die gleiche Ausgangsschaltung eingebaut. Daher sind die Richtungen P6 der Empfindlichkeitsachsen der A-Phasen-Magnetdetektionselemente 33c und 33d die Richtungen von 180 Grad, wenn die Richtungen P5 der Empfindlichkeitsachsen der A-Phasen-Magnetdetektionselemente 33a und 33b die Richtungen von 0 Grad haben. Zusätzlich sind die Richtungen P8 der Empfindlichkeitsachsen der B-Phasen-Magnetdetektionselemente 34c und 34d die Richtungen von 300 Grad, wenn die Richtungen P7 der Empfindlichkeitsachsen der B-Phasen-Magnetdetektionselemente 34a und 34b die Richtungen von 120 Grad sind. Zusätzlich sind die Richtungen P8 der Empfindlichkeitsachsen der C-Phasen-Magnetdetektionselemente 35c und 35d die Richtungen von 60 Grad, wenn die Richtungen P5 der Empfindlichkeitsachsen der C-Phasen-Magnetdetektionselemente 35a und 35b die Richtungen von 240 Grad sind.In the in the 6 to 9A - 9C In the embodiment shown, the output circuits are three types of A-phase, B-phase and C-phase. Accordingly, the directions P5 and P6 become the sensitivity axes of the A-phase magnetic detection elements 33a - 33d , the directions P7 and P8 of the sensitivity axes of the B-phase magnetic detection elements 34a - 34d and the directions P9 and P10 of the sensitivity axes of the C-phase magnetic detection elements 35a - 35d set so that they point in directions that divide 360 degrees into six areas, namely in the directions of 0 degrees, 60 degrees, 120 degrees, 180 degrees, 240 degrees and 300 degrees. Since among these 0 degrees and 180 degrees there are 180 degrees of angular displacement between them, 60 degrees and 240 degrees have 180 degrees of angular displacement between them and 120 degrees and 300 degrees have 180 degrees of angular displacement between them, magnetic detection elements become the directions have sensitivity axes with angular displacements of 180 degrees, built into the same output circuit. Therefore, the directions P6 are the sensitivity axes of the A-phase magnetic detection elements 33c and 33d the directions of 180 degrees when the directions P5 of the sensitivity axes of the A-phase magnetic detection elements 33a and 33b have the directions of 0 degrees. In addition, the directions P8 are the sensitivity axes of the B-phase magnetic detection elements 34c and 34d the directions of 300 degrees when the directions P7 of the sensitivity axes of the B-phase magnetic detection elements 34a and 34b the directions are of 120 degrees. In addition, the directions P8 are the sensitivity axes of the C-phase magnetic detection elements 35c and 35d the directions of 60 degrees when the directions P5 of the sensitivity axes of the C-phase magnetic detection elements 35a and 35b the directions are 240 degrees.
Während in den 1, 2 und 7 die Richtung von 0 Grad als die Y1-Richtung definiert ist, ist es auch möglich, beliebig zu entscheiden, welche Richtung als 0 Grad bezeichnet wird. In dieser Hinsicht ist es jedoch im Prinzip wünschenswert, dass die Richtung von 0 Grad als Tangentialrichtung oder Richtung der Normalen der Richtung B der relativen Rotation, die in 1 gezeigt ist, definiert wird.While in the 1 . 2 and 7 the direction of 0 degrees is defined as the Y1 direction, it is also possible to arbitrarily decide which ones Direction is referred to as 0 degrees. In this respect, however, it is desirable in principle that the direction of 0 degree as the tangential direction or the direction normal of the direction B of the relative rotation shown in FIG 1 is shown defined.
Es werden mehrere Typen von Ausgangsschaltungen verwendet, die Magnetdetektionselemente aufweisen, deren Richtungen der Empfindlichkeitsachsen wie zuvor beschrieben eingestellt werden, und daher wird es möglich, innerhalb des Bewegungsbereiches der Magnetpolperiode λ 2·L·N Impulssignale auszugeben. Zusätzlich kann es möglich sein, 12·L·N Impulssignale zu erhalten, bevor der Magnet 11 eine Rotation macht, da in den 1 und 6 in dem Magneten 11 sechs Magnetpolperioden λ ausgebildet sind. Dementsprechend wird es möglich, eine höhere Auflösung zu erhalten.There are used several types of output circuits having magnetic detection elements whose directions of the sensitivity axes are set as described above, and therefore, it becomes possible to output pulse signals within the moving range of the magnetic pole period λ 2 .L. N. In addition, it may be possible to obtain 12 * L * N pulse signals before the magnet 11 makes a rotation, there in the 1 and 6 in the magnet 11 six magnetic pole periods λ are formed. Accordingly, it becomes possible to obtain a higher resolution.
Während das Magnetdetektionselement, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel benutzt wird, auch ein Hallelement oder Ähnliches sein kann, ist es vorteilhaft, dass das Magnetdetektionselement ein Magnetwiderstandseffektelement (ein GMR-Element oder ein TMR-Element) ist, das in der Lage ist, ein äußeres Magnetfeld, dass eine Richtung in einer in Bezug auf den Magnetsensor horizontalen Ebene hat, zu detektieren. Hierbei bezeichnet die Richtung der horizontalen Ebene die Richtung einer Ebene parallel zur Grenzfläche jeder laminierten Schicht, die in 14 gezeigt ist, und ist eine Richtung in einer Ebene, welche die X1-X2-Richtung und die Y1-Y2-Richtung enthält, die in 1 gezeigt sind, oder Ähnliches. Zusätzlich kann es vorteilhaft sein, dass das Magnetwiderstandseffektelement vom selbstgepinnten Typ ist, wie er in 14 gezeigt ist. Dementsprechend kann es möglich sein, mehrere Magnetwiderstandseffektelemente auf dem selben Substrat 15 auszubilden.While the magnetic detection element used in the present embodiment may also be a Hall element or the like, it is preferable that the magnetic detection element is a magnetoresistance effect element (a GMR element or a TMR element) capable of an external magnetic field in that it has a direction in a horizontal plane with respect to the magnetic sensor. Here, the direction of the horizontal plane indicates the direction of a plane parallel to the interface of each laminated layer, which in FIG 14 is shown, and is a direction in a plane including the X1-X2 direction and the Y1-Y2 direction shown in FIG 1 are shown, or the like. In addition, it may be advantageous for the magnetoresistance effect element to be of the self-pinned type as shown in FIG 14 is shown. Accordingly, it may be possible to have multiple magnetoresistance effect elements on the same substrate 15 train.
Der Magnetencoder wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel z. B. in ein Motorwinkelsteuersystem eingebaut. Zusätzlich ist es auch möglich, ein Steuersystem aufzubauen, in dem zusammen mit dem Magnetencoder ein weiterer Encoder, z. B. ein optischer Encoder, eingebaut wird.The magnet encoder is in the present embodiment z. B. installed in a motor angle control system. In addition, it is also possible to build a control system in which together with the magnet encoder another encoder, z. As an optical encoder is installed.
Während in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen der Magnet 11 vom Rotationstyp ist, kann zusätzlich auch ein Encoder realisiert werden, in dessen Ausführungsbeispiel der Magnet eine Stabform hat und sich z. B. geradlinig bewegt. Auch kann ein Ausführungsbeispiel realisiert werden, in dem der Magnet stationär ist und sich die Magnet-Detektionsvorrichtung bewegt.While in the embodiments described above, the magnet 11 is of the rotation type, in addition, an encoder can be realized, in the embodiment, the magnet has a rod shape and z. B. moved in a straight line. Also, an embodiment may be realized in which the magnet is stationary and the magnetic detection device moves.
Zusätzlich kann auch die Anzahl der Magnetsensoren und die Anzahl der Typen von Ausgangsschaltungen beliebig gewählt werden. Auch kann der Magnet vom radialen Typ oder vom axialen Typ sein.In addition, the number of magnetic sensors and the number of types of output circuits can be arbitrarily selected. Also, the magnet may be of the radial type or the axial type.
In der gleichen Ausgangsschaltung darf kein Aufbau verwendet werden, in dem Magnetdetektionselemente, deren Richtungen der Empfindlichkeitsachsen sich um 180 Grad unterscheiden, kombiniert werden, und es kann auch eine Kombination aus einem Magnetdetektionselement, dessen Empfindlichkeitsachse in einer Richtung ausgerichtet ist, und einem Element mit einem festen Widerstand eingesetzt werden.In the same output circuit, no structure may be used in which magnetic detection elements whose directions of the sensitivity axes differ by 180 degrees are combined, and a combination of a magnetic detection element whose sensitivity axis is aligned in one direction and an element having one fixed resistance can be used.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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WO 2009/051069 [0003] WO 2009/051069 [0003]
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