JP2001174286A - 磁気エンコーダ - Google Patents
磁気エンコーダInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 広いエアギャップのまま、磁気スケールの着
磁周期を狭めなくても、磁気抵抗センサを大型化しなく
ても、安価に高分解度が実現できるようにする。 【解決手段】 Ｎ極とＳ極とがλmgの周期で交互着磁さ
れた永久磁石からなる磁気スケール２０と、それにエア
ギャップを介して対向する磁気抵抗センサ２２との組み
合わせからなる。磁気抵抗センサは、２個の抵抗部が直
列に接続された１組以上のセンサ部を有し、抵抗部の一
方もしくは両方が磁気抵抗素子からなり、センサ部の両
端間に直流電圧を印加し、相対移動量に応じた電圧変化
を、両抵抗部の中間接続点から取り出す。センサ部の一
方もしくは両方の抵抗部は、複数の磁気抵抗素子を相対
移動方向にλmg／２ｎの間隔で配列し直列接続した磁気
抵抗素子群からなる。各磁気抵抗素子は、磁気スケール
のニュートラルゾーンに正対した位置を基準として±λ
mg／４ｎ以外の範囲では磁気飽和する特性をもつ。
磁周期を狭めなくても、磁気抵抗センサを大型化しなく
ても、安価に高分解度が実現できるようにする。 【解決手段】 Ｎ極とＳ極とがλmgの周期で交互着磁さ
れた永久磁石からなる磁気スケール２０と、それにエア
ギャップを介して対向する磁気抵抗センサ２２との組み
合わせからなる。磁気抵抗センサは、２個の抵抗部が直
列に接続された１組以上のセンサ部を有し、抵抗部の一
方もしくは両方が磁気抵抗素子からなり、センサ部の両
端間に直流電圧を印加し、相対移動量に応じた電圧変化
を、両抵抗部の中間接続点から取り出す。センサ部の一
方もしくは両方の抵抗部は、複数の磁気抵抗素子を相対
移動方向にλmg／２ｎの間隔で配列し直列接続した磁気
抵抗素子群からなる。各磁気抵抗素子は、磁気スケール
のニュートラルゾーンに正対した位置を基準として±λ
mg／４ｎ以外の範囲では磁気飽和する特性をもつ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気スケールと磁
気抵抗センサとの組み合わせからなる磁気エンコーダに
関し、更に詳しく述べると、磁気抵抗センサのセンサ部
を構成する抵抗部を、複数の磁気抵抗素子を所定間隔で
配列して直列に接続した磁気抵抗素子群とし、各磁気抵
抗素子の磁気飽和特性を有効利用することにより、高分
解度を実現した磁気エンコーダに関するものである。こ
の磁気エンコーダは、可動部材の位置決めのための微細
位置検出などに有用である。
気抵抗センサとの組み合わせからなる磁気エンコーダに
関し、更に詳しく述べると、磁気抵抗センサのセンサ部
を構成する抵抗部を、複数の磁気抵抗素子を所定間隔で
配列して直列に接続した磁気抵抗素子群とし、各磁気抵
抗素子の磁気飽和特性を有効利用することにより、高分
解度を実現した磁気エンコーダに関するものである。こ
の磁気エンコーダは、可動部材の位置決めのための微細
位置検出などに有用である。
【０００２】
【従来の技術】磁気エンコーダは、磁気スケールと磁気
抵抗センサとの組み合わせからなる位置検出装置であ
り、例えば磁気ヘッド駆動機構におけるヘッド位置決め
制御などに用いられている。その場合には、例えば、磁
気ヘッドと共に移動する可動部材側に磁気スケールを取
り付け、磁気抵抗センサを筐体側で固定して、磁気ヘッ
ドのトラッキング制御を行っている。
抵抗センサとの組み合わせからなる位置検出装置であ
り、例えば磁気ヘッド駆動機構におけるヘッド位置決め
制御などに用いられている。その場合には、例えば、磁
気ヘッドと共に移動する可動部材側に磁気スケールを取
り付け、磁気抵抗センサを筐体側で固定して、磁気ヘッ
ドのトラッキング制御を行っている。
【０００３】図１９に、従来の磁気エンコーダの一例の
概略構成を示す。（ａ）に示すように、磁気スケール１
０は、λmgの着磁周期で多数のＮ極とＳ極が交互着磁さ
れた棒状の永久磁石からなり、磁気抵抗センサ１２は、
磁気スケール１０の着磁面に対してエアギャップｌg を
介して対向配置されるもので、２個の抵抗部が直列に接
続されたセンサ部を有し、それら抵抗部の一方もしくは
両方が磁気抵抗素子からなる。ここでは、両方の抵抗部
をそれぞれ磁気抵抗素子ＭＲ1 ，ＭＲ2 として示してお
り、それらがλmg／４だけ離れて配置されている。
概略構成を示す。（ａ）に示すように、磁気スケール１
０は、λmgの着磁周期で多数のＮ極とＳ極が交互着磁さ
れた棒状の永久磁石からなり、磁気抵抗センサ１２は、
磁気スケール１０の着磁面に対してエアギャップｌg を
介して対向配置されるもので、２個の抵抗部が直列に接
続されたセンサ部を有し、それら抵抗部の一方もしくは
両方が磁気抵抗素子からなる。ここでは、両方の抵抗部
をそれぞれ磁気抵抗素子ＭＲ1 ，ＭＲ2 として示してお
り、それらがλmg／４だけ離れて配置されている。
【０００４】磁気抵抗センサの回路は、（ｂ）に示すよ
うに、磁気抵抗素子ＭＲ1 ，ＭＲ2が直列接続され、直
流電圧Ｖc が印加され、磁気スケールと磁気抵抗センサ
との相対移動量（相対移動方向を矢印ｘで示す）に応じ
た電圧変化（出力電圧Ｅ0 ）を、中間接続点Ｍから取り
出す構成である。この電圧変化は、アンプやコンパレー
タによって矩形波信号に変換される。
うに、磁気抵抗素子ＭＲ1 ，ＭＲ2が直列接続され、直
流電圧Ｖc が印加され、磁気スケールと磁気抵抗センサ
との相対移動量（相対移動方向を矢印ｘで示す）に応じ
た電圧変化（出力電圧Ｅ0 ）を、中間接続点Ｍから取り
出す構成である。この電圧変化は、アンプやコンパレー
タによって矩形波信号に変換される。
【０００５】図２０は、磁気抵抗素子の印加磁界強度−
電気抵抗特性を示す説明図である。（ａ）は、電流が流
れている磁気抵抗素子に、電流方向に対して直角方向に
磁界が印加された場合の印加磁界強度と電気抵抗の関係
を示しており、（ｂ）には、この時の磁気抵抗素子に対
する磁界と電流の向きを示す。磁気抵抗素子の電気抵抗
は、印加磁界強度が零の時にピークを呈し、印加磁界強
度が（＋と−の両方向に）大きくなると減少し、飽和磁
界（Ｈs ）以上では一定の電気抵抗値（Ｒs ）となる。
電気抵抗特性を示す説明図である。（ａ）は、電流が流
れている磁気抵抗素子に、電流方向に対して直角方向に
磁界が印加された場合の印加磁界強度と電気抵抗の関係
を示しており、（ｂ）には、この時の磁気抵抗素子に対
する磁界と電流の向きを示す。磁気抵抗素子の電気抵抗
は、印加磁界強度が零の時にピークを呈し、印加磁界強
度が（＋と−の両方向に）大きくなると減少し、飽和磁
界（Ｈs ）以上では一定の電気抵抗値（Ｒs ）となる。
【０００６】磁気スケール１０が磁気抵抗センサ１２に
対して一定のエアギャップを保ちながら相対的に移動す
るとき、磁気抵抗センサには、磁気スケールの着磁状態
に応じた磁界強度の変化が加わる。その結果、磁気抵抗
素子の電気抵抗が、それに応じて変化する。従って、磁
気抵抗素子の電気抵抗の変化を測定することにより、磁
気スケールと磁気抵抗センサとの相対移動量を求めるこ
とができる。これが磁気エンコーダの原理である。
対して一定のエアギャップを保ちながら相対的に移動す
るとき、磁気抵抗センサには、磁気スケールの着磁状態
に応じた磁界強度の変化が加わる。その結果、磁気抵抗
素子の電気抵抗が、それに応じて変化する。従って、磁
気抵抗素子の電気抵抗の変化を測定することにより、磁
気スケールと磁気抵抗センサとの相対移動量を求めるこ
とができる。これが磁気エンコーダの原理である。
【０００７】磁気エンコーダの基本動作を図２１に示
す。磁気スケールが磁気抵抗センサに対して一定のエア
ギャップを保ちながら相対的に移動するときの、磁気抵
抗センサへの印加磁界強度を正弦波と仮定する。一方の
磁気抵抗素子ＭＲ1 に（ａ）で示す磁界強度変化Ａ〜Ｅ
が加わると、磁気抵抗素子ＭＲ1 の電気抵抗は、それに
対応して（ｂ）の特性曲線に従い（ｃ）の実線ＭＲ1 で
示すＡ〜Ｅの順に変化する。また、他方の磁気抵抗素子
ＭＲ2 は、ＭＲ1 に対して相対移動方向にλmg／４だけ
離れて位置しているので、その磁界強度の変化は、ＭＲ
1 より位相が電気角でπ／２だけずれ、その電気抵抗の
変化はＭＲ1 より位相が電気角でπだけずれるため、
（ｃ）の破線ＭＲ2 のようになる。従って、中間接続点
Ｍで得られる出力電圧Ｅ0 は、（ｄ）のように変化す
る。
す。磁気スケールが磁気抵抗センサに対して一定のエア
ギャップを保ちながら相対的に移動するときの、磁気抵
抗センサへの印加磁界強度を正弦波と仮定する。一方の
磁気抵抗素子ＭＲ1 に（ａ）で示す磁界強度変化Ａ〜Ｅ
が加わると、磁気抵抗素子ＭＲ1 の電気抵抗は、それに
対応して（ｂ）の特性曲線に従い（ｃ）の実線ＭＲ1 で
示すＡ〜Ｅの順に変化する。また、他方の磁気抵抗素子
ＭＲ2 は、ＭＲ1 に対して相対移動方向にλmg／４だけ
離れて位置しているので、その磁界強度の変化は、ＭＲ
1 より位相が電気角でπ／２だけずれ、その電気抵抗の
変化はＭＲ1 より位相が電気角でπだけずれるため、
（ｃ）の破線ＭＲ2 のようになる。従って、中間接続点
Ｍで得られる出力電圧Ｅ0 は、（ｄ）のように変化す
る。
【０００８】この電圧変化は、アンプやコンパレータに
よって矩形波信号に変換されて計数され、電気角と機械
角（距離）との関係から、相対移動量が求められる。１
周期の磁界強度の変化に対して２周期の電圧変化が得ら
れるため、その分解度は磁気スケールの着磁周期の半分
となる。このことから分かるように、従来の磁気エンコ
ーダでは、その分解度が、磁気スケールの着磁周期によ
って制限される。
よって矩形波信号に変換されて計数され、電気角と機械
角（距離）との関係から、相対移動量が求められる。１
周期の磁界強度の変化に対して２周期の電圧変化が得ら
れるため、その分解度は磁気スケールの着磁周期の半分
となる。このことから分かるように、従来の磁気エンコ
ーダでは、その分解度が、磁気スケールの着磁周期によ
って制限される。
【０００９】磁気エンコーダを高分解度化するには、次
の３つの手法が考えられている。 磁気スケールの着磁周期を狭くする。この方法は、従
来の基本構成である磁気スケールの着磁周期と磁気抵抗
センサの磁気抵抗素子の間隔との関係を変えることなく
高分解度化する手法である。この場合、得られた磁気抵
抗センサからの出力信号（パルス）を、逓倍回路を用い
て増やすこともある。 磁気抵抗センサ内の磁気抵抗素子を、位相をずらせて
多数配置する。この方法は、従来の基本構成である磁気
スケールの着磁周期と磁気抵抗センサの磁気抵抗素子の
間隔との関係を変えて高分解度化を図る手法である。 波形の歪みのない三角関数で表現できる出力波形を得
て、この波形を電気的に細分化処理することで高分解度
化を図る。
の３つの手法が考えられている。 磁気スケールの着磁周期を狭くする。この方法は、従
来の基本構成である磁気スケールの着磁周期と磁気抵抗
センサの磁気抵抗素子の間隔との関係を変えることなく
高分解度化する手法である。この場合、得られた磁気抵
抗センサからの出力信号（パルス）を、逓倍回路を用い
て増やすこともある。 磁気抵抗センサ内の磁気抵抗素子を、位相をずらせて
多数配置する。この方法は、従来の基本構成である磁気
スケールの着磁周期と磁気抵抗センサの磁気抵抗素子の
間隔との関係を変えて高分解度化を図る手法である。 波形の歪みのない三角関数で表現できる出力波形を得
て、この波形を電気的に細分化処理することで高分解度
化を図る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記の方法のよう
に、磁気スケールの着磁周期を狭くすると、従来の磁気
スケールと磁気抵抗センサの間隔（エアギャップ）で
は、磁気スケールから磁気抵抗素子の抵抗変化を起こす
のに十分な磁界強度が得られなくなる。そのため、エア
ギャップを狭くしなければならない。そうすると、磁気
スケールの磁気抵抗センサとの対向面の粗さ、平面度、
振れ精度などの加工精度や、磁気抵抗センサの取り付け
精度、組み立て精度を上げる必要があり、非常に高価な
ものとなってしまう。また、エアギャップが狭くなるこ
とから、塵や埃などが詰まりやすく、磁気スケールや磁
気抵抗センサの破損の原因ともなり、実用に耐えうるも
のとはならない。更に逓倍回路により、出力パルス数を
増やして高分解度化しようとすると、エンコーダの信号
処理回路が非常に複雑になり、高価なものとなり、実用
的ではない。
に、磁気スケールの着磁周期を狭くすると、従来の磁気
スケールと磁気抵抗センサの間隔（エアギャップ）で
は、磁気スケールから磁気抵抗素子の抵抗変化を起こす
のに十分な磁界強度が得られなくなる。そのため、エア
ギャップを狭くしなければならない。そうすると、磁気
スケールの磁気抵抗センサとの対向面の粗さ、平面度、
振れ精度などの加工精度や、磁気抵抗センサの取り付け
精度、組み立て精度を上げる必要があり、非常に高価な
ものとなってしまう。また、エアギャップが狭くなるこ
とから、塵や埃などが詰まりやすく、磁気スケールや磁
気抵抗センサの破損の原因ともなり、実用に耐えうるも
のとはならない。更に逓倍回路により、出力パルス数を
増やして高分解度化しようとすると、エンコーダの信号
処理回路が非常に複雑になり、高価なものとなり、実用
的ではない。
【００１１】上記の方法のように、磁気抵抗センサ内
の磁気抵抗素子を、位相をずらせて多数配置すると、磁
気抵抗センサが大型化する。そうでなければ、磁気スケ
ールの着磁周期を狭くする必要があり、そうすると上記
と同様の不具合が生じる。
の磁気抵抗素子を、位相をずらせて多数配置すると、磁
気抵抗センサが大型化する。そうでなければ、磁気スケ
ールの着磁周期を狭くする必要があり、そうすると上記
と同様の不具合が生じる。
【００１２】上記の方法のように、出力波形を電気的
に細分化処理するには、精度のよい（歪みのない）正弦
波あるいは余弦波で表現できる出力波形を得なければな
らないところに最大の課題がある。また、仮に精度のよ
い出力波形が得られても、必要な波形の電気的細分化処
理回路は複雑であり、専用の演算回路も必要となる。こ
のため、コストが増大し、実用化は難しい。
に細分化処理するには、精度のよい（歪みのない）正弦
波あるいは余弦波で表現できる出力波形を得なければな
らないところに最大の課題がある。また、仮に精度のよ
い出力波形が得られても、必要な波形の電気的細分化処
理回路は複雑であり、専用の演算回路も必要となる。こ
のため、コストが増大し、実用化は難しい。
【００１３】本発明の目的は、広いエアギャップのまま
でも、磁気スケールの着磁周期を狭めなくても、磁気抵
抗センサを大型化しなくても、安価に高分解度が実現で
きる磁気エンコーダを提供することである。
でも、磁気スケールの着磁周期を狭めなくても、磁気抵
抗センサを大型化しなくても、安価に高分解度が実現で
きる磁気エンコーダを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、多数のＮ極と
Ｓ極とがλmgの周期で交互着磁された棒状の永久磁石か
らなる磁気スケールと、該磁気スケールに対してエアギ
ャップを介して対向配置された磁気抵抗センサとの組み
合わせからなり、磁気抵抗センサは、２個の抵抗部が直
列に接続された１組以上のセンサ部を有し、該センサ部
の抵抗部の一方もしくは両方が磁気抵抗素子からなり、
前記センサ部の両端間に直流電圧を印加して、前記磁気
スケールと磁気抵抗センサとの相対移動量に応じた電圧
変化を、両抵抗部の中間接続点から取り出すように構成
した磁気エンコーダである。ここで本発明では、前記磁
気抵抗センサのセンサ部の一方もしくは両方の抵抗部
が、ｎ個（ｎは２以上の自然数）の磁気抵抗素子を相対
移動方向にλmg／２ｎの間隔で配列し順次直列に接続し
た磁気抵抗素子群からなり、各磁気抵抗素子として、磁
気スケールのニュートラルゾーンに正対した位置を基準
として±λmg／４ｎ以外の範囲では磁気飽和する特性を
もつものを用いる。なお、抵抗部を構成する磁気抵抗素
子の数ｎは３以上とすることが好ましい。
Ｓ極とがλmgの周期で交互着磁された棒状の永久磁石か
らなる磁気スケールと、該磁気スケールに対してエアギ
ャップを介して対向配置された磁気抵抗センサとの組み
合わせからなり、磁気抵抗センサは、２個の抵抗部が直
列に接続された１組以上のセンサ部を有し、該センサ部
の抵抗部の一方もしくは両方が磁気抵抗素子からなり、
前記センサ部の両端間に直流電圧を印加して、前記磁気
スケールと磁気抵抗センサとの相対移動量に応じた電圧
変化を、両抵抗部の中間接続点から取り出すように構成
した磁気エンコーダである。ここで本発明では、前記磁
気抵抗センサのセンサ部の一方もしくは両方の抵抗部
が、ｎ個（ｎは２以上の自然数）の磁気抵抗素子を相対
移動方向にλmg／２ｎの間隔で配列し順次直列に接続し
た磁気抵抗素子群からなり、各磁気抵抗素子として、磁
気スケールのニュートラルゾーンに正対した位置を基準
として±λmg／４ｎ以外の範囲では磁気飽和する特性を
もつものを用いる。なお、抵抗部を構成する磁気抵抗素
子の数ｎは３以上とすることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】第１の実施の形態としては、磁気
抵抗センサが１組のセンサ部を有し、該センサ部の両方
の抵抗部が、ともに同数の磁気抵抗素子からなり、一方
の磁気抵抗素子群と他方の磁気抵抗素子群とを相対移動
方向にλmg／４ｎだけずらして配列する構成がある。
抵抗センサが１組のセンサ部を有し、該センサ部の両方
の抵抗部が、ともに同数の磁気抵抗素子からなり、一方
の磁気抵抗素子群と他方の磁気抵抗素子群とを相対移動
方向にλmg／４ｎだけずらして配列する構成がある。
【００１６】第２の実施の形態としては、磁気抵抗セン
サが１組のセンサ部を有し、該センサ部の一方の抵抗部
が磁気抵抗素子群からなり、他方の抵抗部が固定抵抗か
らなる構成がある。
サが１組のセンサ部を有し、該センサ部の一方の抵抗部
が磁気抵抗素子群からなり、他方の抵抗部が固定抵抗か
らなる構成がある。
【００１７】第３の実施の形態としては、磁気抵抗セン
サが２組のセンサ部のブリッジ接続を有し、各センサ部
の両方の抵抗部が、ともに同数の磁気抵抗素子からな
り、一方の磁気抵抗素子群と他方の磁気抵抗素子群とが
相対移動方向にλmg／４ｎだけずらして配列され、両セ
ンサ部の磁気抵抗素子群間は相対移動方向にλmg／８ｎ
だけずらして配列されている構成がある。
サが２組のセンサ部のブリッジ接続を有し、各センサ部
の両方の抵抗部が、ともに同数の磁気抵抗素子からな
り、一方の磁気抵抗素子群と他方の磁気抵抗素子群とが
相対移動方向にλmg／４ｎだけずらして配列され、両セ
ンサ部の磁気抵抗素子群間は相対移動方向にλmg／８ｎ
だけずらして配列されている構成がある。
【００１８】第４の実施の形態としては、磁気抵抗セン
サが２組のセンサ部のブリッジ接続を有し、各センサ部
の一方の抵抗部が磁気抵抗素子群からなり、他方の抵抗
部が固定抵抗からなり、両センサ部の磁気抵抗素子群間
は相対移動方向にλmg／８ｎだけずらして配列されてい
る構成がある。
サが２組のセンサ部のブリッジ接続を有し、各センサ部
の一方の抵抗部が磁気抵抗素子群からなり、他方の抵抗
部が固定抵抗からなり、両センサ部の磁気抵抗素子群間
は相対移動方向にλmg／８ｎだけずらして配列されてい
る構成がある。
【００１９】
【実施例】図１に、本発明に係る磁気エンコーダの第１
の実施例の概略構成を示す。磁気エンコーダは、磁気ス
ケール２０と磁気抵抗センサ２２の組み合わせからな
る。（ａ）に示すように、磁気スケール２０は、λmgの
周期で多数のＮ極とＳ極が交互着磁された棒状の永久磁
石からなり、磁気抵抗センサ２２は、該磁気スケール２
０の着磁面に対してエアギャップｌg を介して対向配置
されるもので、２個の抵抗部が直列に接続されたセンサ
部を有する。磁気スケール２０と磁気抵抗センサ２２と
は、矢印ｘ方向に相対移動する。（ｂ）に示すように、
第１の抵抗部２４は、直列に接続されている３個の磁気
抵抗素子ＭＲ11，ＭＲ12，ＭＲ13からなる磁気抵抗素子
群であり、同様に第２の抵抗部２６は、直列に接続され
ている３個の磁気抵抗素子ＭＲ21，ＭＲ22，ＭＲ23から
なる磁気抵抗素子群である。センサ部の両端間に直流電
圧Ｖc を印加して、両抵抗部の中間接続点Ｍから出力電
圧Ｅ0 を取り出す。
の実施例の概略構成を示す。磁気エンコーダは、磁気ス
ケール２０と磁気抵抗センサ２２の組み合わせからな
る。（ａ）に示すように、磁気スケール２０は、λmgの
周期で多数のＮ極とＳ極が交互着磁された棒状の永久磁
石からなり、磁気抵抗センサ２２は、該磁気スケール２
０の着磁面に対してエアギャップｌg を介して対向配置
されるもので、２個の抵抗部が直列に接続されたセンサ
部を有する。磁気スケール２０と磁気抵抗センサ２２と
は、矢印ｘ方向に相対移動する。（ｂ）に示すように、
第１の抵抗部２４は、直列に接続されている３個の磁気
抵抗素子ＭＲ11，ＭＲ12，ＭＲ13からなる磁気抵抗素子
群であり、同様に第２の抵抗部２６は、直列に接続され
ている３個の磁気抵抗素子ＭＲ21，ＭＲ22，ＭＲ23から
なる磁気抵抗素子群である。センサ部の両端間に直流電
圧Ｖc を印加して、両抵抗部の中間接続点Ｍから出力電
圧Ｅ0 を取り出す。
【００２０】この磁気エンコーダにおける磁気スケール
２０と磁気抵抗センサ２２との配置関係を図２に示す。
第１の抵抗部２４における３個の磁気抵抗素子ＭＲ11，
ＭＲ 12，ＭＲ13は相対移動方向にλmg／６の間隔で配置
され、同様に、第２の抵抗部２６における３個の磁気抵
抗素子ＭＲ21，ＭＲ22，ＭＲ23も相対移動方向にλmg／
６の間隔で配置されている。そして、第１の抵抗部２４
の磁気抵抗素子群の配置に対して第２の抵抗部２６の磁
気抵抗素子群の配置を相対移動方向にλmg／１２だけず
らせている。磁気スケール２０が磁気抵抗センサ２２に
対して、エアギャップを保ちながら相対移動するとき、
磁気抵抗センサ２２には、磁気スケール２０から着磁に
応じた磁界強度の変化が加わる。
２０と磁気抵抗センサ２２との配置関係を図２に示す。
第１の抵抗部２４における３個の磁気抵抗素子ＭＲ11，
ＭＲ 12，ＭＲ13は相対移動方向にλmg／６の間隔で配置
され、同様に、第２の抵抗部２６における３個の磁気抵
抗素子ＭＲ21，ＭＲ22，ＭＲ23も相対移動方向にλmg／
６の間隔で配置されている。そして、第１の抵抗部２４
の磁気抵抗素子群の配置に対して第２の抵抗部２６の磁
気抵抗素子群の配置を相対移動方向にλmg／１２だけず
らせている。磁気スケール２０が磁気抵抗センサ２２に
対して、エアギャップを保ちながら相対移動するとき、
磁気抵抗センサ２２には、磁気スケール２０から着磁に
応じた磁界強度の変化が加わる。
【００２１】この磁気エンコーダの動作を図３により説
明する。本実施例で用いる各磁気抵抗素子は、（ａ）と
（ｂ）から分かるように、磁界のニュートラルゾーン
（Ｎ極とＳ極の境目）に正対した位置を基準として±λ
mg／６以外の範囲では磁気飽和する特性を呈するもので
ある。換言すれば、各磁気抵抗素子は、磁界のニュート
ラルゾーンの近傍のみで磁気抵抗変化を起こし、それ以
外の場所（範囲）では、十分大きな磁界強度が印加され
るため、電気抵抗は一定値である。このことは、電気抵
抗の変化にも特徴を与えている。
明する。本実施例で用いる各磁気抵抗素子は、（ａ）と
（ｂ）から分かるように、磁界のニュートラルゾーン
（Ｎ極とＳ極の境目）に正対した位置を基準として±λ
mg／６以外の範囲では磁気飽和する特性を呈するもので
ある。換言すれば、各磁気抵抗素子は、磁界のニュート
ラルゾーンの近傍のみで磁気抵抗変化を起こし、それ以
外の場所（範囲）では、十分大きな磁界強度が印加され
るため、電気抵抗は一定値である。このことは、電気抵
抗の変化にも特徴を与えている。
【００２２】相対移動による磁気抵抗センサへの印加磁
界強度を正弦波状と仮定すると、第１の抵抗部２４に図
３の（ａ）で示す磁界強度変化Ａ〜Ｉが加わったとき、
第１の抵抗部２４の第１の磁気抵抗素子ＭＲ11の電気抵
抗は、前記磁界強度変化Ａ〜Ｉに対応して、（ｃ）の実
線ＭＲ11で示すＡ〜Ｉの順に変化する。また、第１の抵
抗部２４の第２の磁気抵抗素子ＭＲ12の電気抵抗は、第
１の磁気抵抗素子ＭＲ 11に対して相対移動方向にλmg／
６だけ離れて位置しているので、その磁界強度の変化は
第１の磁気抵抗素子ＭＲ11より位相が電気角でπ／３だ
けずれ、その電気抵抗の変化は第１の磁気抵抗素子ＭＲ
11より位相が電気角で２π／３だけずれるため、（ｃ）
の破線ＭＲ12で示すように変化する。同様にして、第１
の抵抗部２４の第３の磁気抵抗素子ＭＲ13の電気抵抗
は、（ｃ）の点線ＭＲ13で示すように変化する。
界強度を正弦波状と仮定すると、第１の抵抗部２４に図
３の（ａ）で示す磁界強度変化Ａ〜Ｉが加わったとき、
第１の抵抗部２４の第１の磁気抵抗素子ＭＲ11の電気抵
抗は、前記磁界強度変化Ａ〜Ｉに対応して、（ｃ）の実
線ＭＲ11で示すＡ〜Ｉの順に変化する。また、第１の抵
抗部２４の第２の磁気抵抗素子ＭＲ12の電気抵抗は、第
１の磁気抵抗素子ＭＲ 11に対して相対移動方向にλmg／
６だけ離れて位置しているので、その磁界強度の変化は
第１の磁気抵抗素子ＭＲ11より位相が電気角でπ／３だ
けずれ、その電気抵抗の変化は第１の磁気抵抗素子ＭＲ
11より位相が電気角で２π／３だけずれるため、（ｃ）
の破線ＭＲ12で示すように変化する。同様にして、第１
の抵抗部２４の第３の磁気抵抗素子ＭＲ13の電気抵抗
は、（ｃ）の点線ＭＲ13で示すように変化する。
【００２３】このため、磁気抵抗素子ＭＲ11，…，ＭＲ
13を直列接続した第１の抵抗部２４の電気抵抗変化は、
（ｄ）の実線で示すようになる。また磁気抵抗素子ＭＲ
21，…，ＭＲ23を直列接続した第２の抵抗部２６の電気
抵抗変化は、（ｄ）の点線で示すようになる。従って、
中間接続点Ｍで得られる出力電圧Ｅ0 は、（ｅ）のよう
になる。この電圧変化はアンプやコンパレータ（図示せ
ず）によって矩形波信号に変換され、計数されて、電気
角と機械角（距離）との関係から相対移動量を求めるこ
とになる。
13を直列接続した第１の抵抗部２４の電気抵抗変化は、
（ｄ）の実線で示すようになる。また磁気抵抗素子ＭＲ
21，…，ＭＲ23を直列接続した第２の抵抗部２６の電気
抵抗変化は、（ｄ）の点線で示すようになる。従って、
中間接続点Ｍで得られる出力電圧Ｅ0 は、（ｅ）のよう
になる。この電圧変化はアンプやコンパレータ（図示せ
ず）によって矩形波信号に変換され、計数されて、電気
角と機械角（距離）との関係から相対移動量を求めるこ
とになる。
【００２４】このように本発明では、１周期の磁界強度
の変化に対して２周期の電圧変化の出力が得られるのに
加えて、定義したｎを掛け合わせた分解度を実現でき
る。ここではｎ＝３であるので、分解度６が実現でき
る。このように、本発明では、分解度が磁気スケールの
着磁周期により制限されず、ｎを変化させることによ
り、任意の分解度が得られる。
の変化に対して２周期の電圧変化の出力が得られるのに
加えて、定義したｎを掛け合わせた分解度を実現でき
る。ここではｎ＝３であるので、分解度６が実現でき
る。このように、本発明では、分解度が磁気スケールの
着磁周期により制限されず、ｎを変化させることによ
り、任意の分解度が得られる。
【００２５】ｎ＝４の場合の磁気スケール２０と磁気抵
抗センサ２２との配置関係を図４に示す。磁気スケール
としては、射出成形したフェライト磁石を用いた。着磁
周期は３４０μｍである。また磁気抵抗素子材料として
はＮｉ−Ｆｅ合金（材料名：パーマロイ）を用いた。そ
の飽和磁界は３２００Ａ／ｍであり、ＭＲ比は２％であ
る。磁気スケールから磁気抵抗センサまでの距離（エア
ギャップ）は６０μｍである。印加する直流電圧は５Ｖ
とした。磁気スケールを磁気抵抗センサに対してエアギ
ャップを保ちながら相対移動すると、センサ回路の中間
接続点Ｍから、図５に示す出力電圧Ｅ0 が検出され、分
解度８の磁気エンコーダが得られた。
抗センサ２２との配置関係を図４に示す。磁気スケール
としては、射出成形したフェライト磁石を用いた。着磁
周期は３４０μｍである。また磁気抵抗素子材料として
はＮｉ−Ｆｅ合金（材料名：パーマロイ）を用いた。そ
の飽和磁界は３２００Ａ／ｍであり、ＭＲ比は２％であ
る。磁気スケールから磁気抵抗センサまでの距離（エア
ギャップ）は６０μｍである。印加する直流電圧は５Ｖ
とした。磁気スケールを磁気抵抗センサに対してエアギ
ャップを保ちながら相対移動すると、センサ回路の中間
接続点Ｍから、図５に示す出力電圧Ｅ0 が検出され、分
解度８の磁気エンコーダが得られた。
【００２６】図６は本発明に係る磁気エンコーダの第２
の実施例を示す概略構成図である。（ａ）に示すよう
に、磁気スケール２０は、λmgの周期で多数のＮ極とＳ
極が交互着磁された棒状の永久磁石からなり、磁気抵抗
センサ２２は、該磁気スケール２０の着磁面に対してエ
アギャップｌg を介して対向配置されるもので、２個の
抵抗部が直列に接続されたセンサ部を有する。（ｂ）に
示すように第１の抵抗部２４は、直列に接続されている
３個の磁気抵抗素子ＭＲ11，ＭＲ12，ＭＲ13からなる磁
気抵抗素子群であり、第２の抵抗部は固定抵抗Ｒであ
る。センサ部の両端間に直流電圧Ｖｃを印加して両抵抗
部の中間接続点Ｍから出力電圧Ｅ0 を取り出す。
の実施例を示す概略構成図である。（ａ）に示すよう
に、磁気スケール２０は、λmgの周期で多数のＮ極とＳ
極が交互着磁された棒状の永久磁石からなり、磁気抵抗
センサ２２は、該磁気スケール２０の着磁面に対してエ
アギャップｌg を介して対向配置されるもので、２個の
抵抗部が直列に接続されたセンサ部を有する。（ｂ）に
示すように第１の抵抗部２４は、直列に接続されている
３個の磁気抵抗素子ＭＲ11，ＭＲ12，ＭＲ13からなる磁
気抵抗素子群であり、第２の抵抗部は固定抵抗Ｒであ
る。センサ部の両端間に直流電圧Ｖｃを印加して両抵抗
部の中間接続点Ｍから出力電圧Ｅ0 を取り出す。
【００２７】この磁気エンコーダにおける磁気スケール
と磁気抵抗センサとの配置関係を図７に示す。第１の抵
抗部２４における３個の磁気抵抗素子ＭＲ11，ＭＲ12，
ＭＲ 13は相対移動方向にλmg／６の間隔で配置されてい
る。磁気スケール２０が磁気抵抗センサ２２に対して、
エアギャップを保ちながら相対移動するとき、磁気抵抗
センサ２２には、磁気スケール２０から、着磁に応じた
磁界強度の変化が加わる。
と磁気抵抗センサとの配置関係を図７に示す。第１の抵
抗部２４における３個の磁気抵抗素子ＭＲ11，ＭＲ12，
ＭＲ 13は相対移動方向にλmg／６の間隔で配置されてい
る。磁気スケール２０が磁気抵抗センサ２２に対して、
エアギャップを保ちながら相対移動するとき、磁気抵抗
センサ２２には、磁気スケール２０から、着磁に応じた
磁界強度の変化が加わる。
【００２８】この磁気エンコーダの動作を図８により説
明する。前述したように、本実施例で用いる各磁気抵抗
素子も、（ａ）と（ｂ）から分かるように、磁界のニュ
ートラルゾーン（Ｎ極とＳ極の境目）に正対した位置を
基準として±λmg／６以外の範囲では磁気飽和する特性
を呈するものである。従って、各磁気抵抗素子は、磁界
のニュートラルゾーンの近傍のみで磁気抵抗変化を起こ
し、それ以外の場所では、十分大きな磁界強度が印加さ
れるため、電気抵抗は一定値である。
明する。前述したように、本実施例で用いる各磁気抵抗
素子も、（ａ）と（ｂ）から分かるように、磁界のニュ
ートラルゾーン（Ｎ極とＳ極の境目）に正対した位置を
基準として±λmg／６以外の範囲では磁気飽和する特性
を呈するものである。従って、各磁気抵抗素子は、磁界
のニュートラルゾーンの近傍のみで磁気抵抗変化を起こ
し、それ以外の場所では、十分大きな磁界強度が印加さ
れるため、電気抵抗は一定値である。
【００２９】相対移動による磁気抵抗センサへの印加磁
界強度を正弦波状と仮定すると、第１の抵抗部２４に図
８の（ａ）で示す磁界強度変化Ａ〜Ｉが加わったとき、
第１の抵抗部２４の第１の磁気抵抗素子ＭＲ11の電気抵
抗は、前記磁界強度変化Ａ〜Ｉに対応して、（ｃ）の実
線ＭＲ11で示すＡ〜Ｉの順に変化する。また第１の抵抗
部２４の第２の磁気抵抗素子ＭＲ12の電気抵抗は、第１
の磁気抵抗素子ＭＲ11に対して相対移動方向にλmg／６
だけ離れて位置しているので、その磁界強度変化は第１
の磁気抵抗素子ＭＲ11より位相が電気角でπ／３だけず
れ、その電気抵抗の変化は第１の磁気抵抗素子ＭＲ11よ
り位相が電気角で２π／３だけずれるため、（ｃ）の破
線ＭＲ12で示すようになる。同様にして、第１の抵抗部
２４の第３の磁気抵抗素子ＭＲ13の電気抵抗は、（ｃ）
の点線ＭＲ13で示すようになる。
界強度を正弦波状と仮定すると、第１の抵抗部２４に図
８の（ａ）で示す磁界強度変化Ａ〜Ｉが加わったとき、
第１の抵抗部２４の第１の磁気抵抗素子ＭＲ11の電気抵
抗は、前記磁界強度変化Ａ〜Ｉに対応して、（ｃ）の実
線ＭＲ11で示すＡ〜Ｉの順に変化する。また第１の抵抗
部２４の第２の磁気抵抗素子ＭＲ12の電気抵抗は、第１
の磁気抵抗素子ＭＲ11に対して相対移動方向にλmg／６
だけ離れて位置しているので、その磁界強度変化は第１
の磁気抵抗素子ＭＲ11より位相が電気角でπ／３だけず
れ、その電気抵抗の変化は第１の磁気抵抗素子ＭＲ11よ
り位相が電気角で２π／３だけずれるため、（ｃ）の破
線ＭＲ12で示すようになる。同様にして、第１の抵抗部
２４の第３の磁気抵抗素子ＭＲ13の電気抵抗は、（ｃ）
の点線ＭＲ13で示すようになる。
【００３０】このため、第１〜第３の磁気抵抗素子ＭＲ
11，…，ＭＲ13を直列接続した第１の抵抗部２４の電気
抵抗変化は、（ｄ）の実線で示すようになる。第２の抵
抗部は固定抵抗Ｒであり電気抵抗は一定であることか
ら、（ｄ）の点線（直線Ｒ）で示すようになる。従っ
て、中間接続点Ｍで得られる出力電圧Ｅ0 は、（ｅ）の
ようになる。この電圧変化はアンプやコンパレータ（図
示せず）により矩形波信号に変換され、計数されて、電
気角と機械角（距離）との関係から相対移動量を求め
る。
11，…，ＭＲ13を直列接続した第１の抵抗部２４の電気
抵抗変化は、（ｄ）の実線で示すようになる。第２の抵
抗部は固定抵抗Ｒであり電気抵抗は一定であることか
ら、（ｄ）の点線（直線Ｒ）で示すようになる。従っ
て、中間接続点Ｍで得られる出力電圧Ｅ0 は、（ｅ）の
ようになる。この電圧変化はアンプやコンパレータ（図
示せず）により矩形波信号に変換され、計数されて、電
気角と機械角（距離）との関係から相対移動量を求め
る。
【００３１】このように本実施例でも、１周期の磁界強
度の変化に対して、分解度＝２×ｎを実現できる。ここ
ではｎ＝３であるから、分解度は６である。従って、分
解度は磁気スケールの着磁周期により制限されず、ｎを
変化させることにより、任意の分解度が得られる。但
し、第２の実施例は、センサ部を構成している片方の抵
抗部が固定抵抗であるため、その出力電圧の振幅は、第
１の実施例の出力電圧の振幅の半分と小さくなる。
度の変化に対して、分解度＝２×ｎを実現できる。ここ
ではｎ＝３であるから、分解度は６である。従って、分
解度は磁気スケールの着磁周期により制限されず、ｎを
変化させることにより、任意の分解度が得られる。但
し、第２の実施例は、センサ部を構成している片方の抵
抗部が固定抵抗であるため、その出力電圧の振幅は、第
１の実施例の出力電圧の振幅の半分と小さくなる。
【００３２】ｎ＝４の場合の磁気エンコーダにおける磁
気スケールと磁気抵抗センサとの配置関係を図９に示
す。磁気スケールとしては射出成形したフェライト磁石
を用いた。着磁周期は３４０μｍである。また磁気抵抗
素子材料としてはＮｉ−Ｆｅ合金（材料名：パーマロ
イ）を用いた。その飽和磁界は３２００Ａ／ｍであり、
ＭＲ比は２％である。磁気スケールから磁気抵抗センサ
までの距離（エアギャップ）は６０μｍである。印加す
る直流電圧は５Ｖとした。磁気スケールを磁気抵抗セン
サに対してエアギャップを保ちながら相対移動すると、
センサ回路の中間接続点Ｍから、図１０に示す出力電圧
Ｅ0 が得られた。これによって、分解度８の磁気エンコ
ーダを実現できた。
気スケールと磁気抵抗センサとの配置関係を図９に示
す。磁気スケールとしては射出成形したフェライト磁石
を用いた。着磁周期は３４０μｍである。また磁気抵抗
素子材料としてはＮｉ−Ｆｅ合金（材料名：パーマロ
イ）を用いた。その飽和磁界は３２００Ａ／ｍであり、
ＭＲ比は２％である。磁気スケールから磁気抵抗センサ
までの距離（エアギャップ）は６０μｍである。印加す
る直流電圧は５Ｖとした。磁気スケールを磁気抵抗セン
サに対してエアギャップを保ちながら相対移動すると、
センサ回路の中間接続点Ｍから、図１０に示す出力電圧
Ｅ0 が得られた。これによって、分解度８の磁気エンコ
ーダを実現できた。
【００３３】図１１に、本発明に係る磁気エンコーダの
第３の実施例における磁気スケールと磁気抵抗センサの
配置関係、及び磁気抵抗センサの回路を示す。ここで磁
気抵抗センサは、２個の抵抗部が直列に接続されたセン
サ部を２組、並列配置しブリッジ接続した構成からな
る。一端を共通に結線して直流電圧源Ｖc に接続し、他
端も共通に結線してアースに接続する。そして、両方の
中間接続点Ｍ0 ，Ｍ1 から出力電圧Ｅ0 ，Ｅ1 を取り出
す構成である。
第３の実施例における磁気スケールと磁気抵抗センサの
配置関係、及び磁気抵抗センサの回路を示す。ここで磁
気抵抗センサは、２個の抵抗部が直列に接続されたセン
サ部を２組、並列配置しブリッジ接続した構成からな
る。一端を共通に結線して直流電圧源Ｖc に接続し、他
端も共通に結線してアースに接続する。そして、両方の
中間接続点Ｍ0 ，Ｍ1 から出力電圧Ｅ0 ，Ｅ1 を取り出
す構成である。
【００３４】第１の抵抗部２４は、３個の磁気抵抗素子
ＭＲ11，ＭＲ12，ＭＲ13を相対移動方向にλmg／６の間
隔で配置し、直列接続した磁気抵抗素子群からなる。同
様に第２の抵抗部２６も、３個の磁気抵抗素子をＭ
Ｒ21，ＭＲ22，ＭＲ23を相対移動方向にλmg／６の間隔
で配置し、直列接続した磁気抵抗素子群からなり、第３
の抵抗部２８も、３個の磁気抵抗素子をＭＲ31，Ｍ
Ｒ32，ＭＲ33を相対移動方向にλmg／６の間隔で配置
し、直列接続した磁気抵抗素子群からなり、第４の抵抗
部３０も、３個の磁気抵抗素子をＭＲ41，ＭＲ42，ＭＲ
43を相対移動方向にλmg／６の間隔で配置し、直列接続
した磁気抵抗素子群からなる。第１の抵抗部２４の磁気
抵抗素子群の配置に対して第２の抵抗部２６の磁気抵抗
素子群の配置を相対移動方向にλmg／１２だけずらせて
直列に接続し、同様に、第３の抵抗部２８の磁気抵抗素
子群の配置に対して第４の抵抗部３０の磁気抵抗素子群
の配置を相対移動方向にλmg／１２だけずらせて直列に
接続する。そして、第１の抵抗部２４の磁気抵抗素子群
の配置に対して第３の抵抗部２８の磁気抵抗素子群の配
置は相対移動方向にλmg／２４だけずらせる。このよう
にすると、磁気スケール２０が磁気抵抗センサ２２に対
して、エアギャップを保ちながら相対移動するとき、中
間接続点Ｍ0 ，Ｍ1 で得られる出力電圧Ｅ0 ，Ｅ1 は、
図１２のようになる。この電圧変化はアンプやコンパレ
ータ（図示せず）により矩形波信号に変換され、計数さ
れて、電気角と機械角（距離）との関係から相対移動量
を求める。
ＭＲ11，ＭＲ12，ＭＲ13を相対移動方向にλmg／６の間
隔で配置し、直列接続した磁気抵抗素子群からなる。同
様に第２の抵抗部２６も、３個の磁気抵抗素子をＭ
Ｒ21，ＭＲ22，ＭＲ23を相対移動方向にλmg／６の間隔
で配置し、直列接続した磁気抵抗素子群からなり、第３
の抵抗部２８も、３個の磁気抵抗素子をＭＲ31，Ｍ
Ｒ32，ＭＲ33を相対移動方向にλmg／６の間隔で配置
し、直列接続した磁気抵抗素子群からなり、第４の抵抗
部３０も、３個の磁気抵抗素子をＭＲ41，ＭＲ42，ＭＲ
43を相対移動方向にλmg／６の間隔で配置し、直列接続
した磁気抵抗素子群からなる。第１の抵抗部２４の磁気
抵抗素子群の配置に対して第２の抵抗部２６の磁気抵抗
素子群の配置を相対移動方向にλmg／１２だけずらせて
直列に接続し、同様に、第３の抵抗部２８の磁気抵抗素
子群の配置に対して第４の抵抗部３０の磁気抵抗素子群
の配置を相対移動方向にλmg／１２だけずらせて直列に
接続する。そして、第１の抵抗部２４の磁気抵抗素子群
の配置に対して第３の抵抗部２８の磁気抵抗素子群の配
置は相対移動方向にλmg／２４だけずらせる。このよう
にすると、磁気スケール２０が磁気抵抗センサ２２に対
して、エアギャップを保ちながら相対移動するとき、中
間接続点Ｍ0 ，Ｍ1 で得られる出力電圧Ｅ0 ，Ｅ1 は、
図１２のようになる。この電圧変化はアンプやコンパレ
ータ（図示せず）により矩形波信号に変換され、計数さ
れて、電気角と機械角（距離）との関係から相対移動量
を求める。
【００３５】この実施例でも、１周期の磁界強度の変化
に対して２周期の電圧変化の出力が得られるのに加え
て、定義したｎを掛け合わせた分解度を実現できる。こ
こではｎ＝３であるので分解度は６となる。
に対して２周期の電圧変化の出力が得られるのに加え
て、定義したｎを掛け合わせた分解度を実現できる。こ
こではｎ＝３であるので分解度は６となる。
【００３６】ｎ＝４の場合の磁気スケールと磁気抵抗セ
ンサとの配置関係を図１３に示す。磁気スケールとして
は射出成形したフェライト磁石を用いた。着磁周期は３
４０μｍである。また磁気抵抗素子材料としては、Ｎｉ
−Ｆｅ合金（材料名：パーマロイ）を用いた。その飽和
磁界は３２００Ａ／ｍであり、ＭＲ比は２％である。磁
気スケールから磁気抵抗センサまでの距離（エアギャッ
プ）は６０μｍである。印加する直流電圧は５Ｖとし
た。磁気スケールを磁気抵抗センサに対してエアギャッ
プを保ちながら相対移動すると、センサ回路の中間接続
点Ｍ0 ，Ｍ1 から、図１４に示す出力電圧Ｅ0 ，Ｅ1 が
検出され、分解度８の磁気エンコーダが得られた。
ンサとの配置関係を図１３に示す。磁気スケールとして
は射出成形したフェライト磁石を用いた。着磁周期は３
４０μｍである。また磁気抵抗素子材料としては、Ｎｉ
−Ｆｅ合金（材料名：パーマロイ）を用いた。その飽和
磁界は３２００Ａ／ｍであり、ＭＲ比は２％である。磁
気スケールから磁気抵抗センサまでの距離（エアギャッ
プ）は６０μｍである。印加する直流電圧は５Ｖとし
た。磁気スケールを磁気抵抗センサに対してエアギャッ
プを保ちながら相対移動すると、センサ回路の中間接続
点Ｍ0 ，Ｍ1 から、図１４に示す出力電圧Ｅ0 ，Ｅ1 が
検出され、分解度８の磁気エンコーダが得られた。
【００３７】図１５に、本発明に係る磁気エンコーダの
第４の実施例における磁気スケールと磁気抵抗センサの
配置関係、及び磁気抵抗センサの回路を示す。ここで磁
気抵抗センサは、２個の抵抗部が直列に接続されたセン
サ部を２組、並列配置しブリッジ接続した構成からな
る。一端を共通に結線して直流電圧源Ｖc に接続し、他
端も共通に結線してアースに接続する。そして、両方の
中間接続点Ｍ0 ，Ｍ1 から出力電圧Ｅ0 ，Ｅ1 を取り出
す構成である。
第４の実施例における磁気スケールと磁気抵抗センサの
配置関係、及び磁気抵抗センサの回路を示す。ここで磁
気抵抗センサは、２個の抵抗部が直列に接続されたセン
サ部を２組、並列配置しブリッジ接続した構成からな
る。一端を共通に結線して直流電圧源Ｖc に接続し、他
端も共通に結線してアースに接続する。そして、両方の
中間接続点Ｍ0 ，Ｍ1 から出力電圧Ｅ0 ，Ｅ1 を取り出
す構成である。
【００３８】第１の抵抗部２４は、３個の磁気抵抗素子
ＭＲ11，ＭＲ12，ＭＲ13を相対移動方向にλmg／６の間
隔で配置し、直列接続した磁気抵抗素子群からなる。第
２の抵抗部は固定抵抗Ｒ2 である。同様に、第３の抵抗
部２８も、３個の磁気抵抗素子ＭＲ31，ＭＲ32，ＭＲ33
を相対移動方向にλmg／６の間隔で配置し、直列接続し
た磁気抵抗素子群からなり、第４の抵抗部は固定抵抗Ｒ
4 である。そして、第１の抵抗部２４の磁気抵抗素子群
の配置に対して第３の抵抗部２８の磁気抵抗素子群の配
置はλmg／２４だけずらせる。このようにすると、磁気
スケール２０が磁気抵抗センサ２２に対して、エアギャ
ップを保ちながら相対移動するとき、中間接続点Ｍ0 ，
Ｍ1 で得られる出力電圧Ｅ0 ，Ｅ1 は、図１６のように
なる。この電圧変化はアンプやコンパレータ（図示せ
ず）により矩形波に変換され、計数されて、電気角と機
械角（距離）との関係から相対移動量を求める。
ＭＲ11，ＭＲ12，ＭＲ13を相対移動方向にλmg／６の間
隔で配置し、直列接続した磁気抵抗素子群からなる。第
２の抵抗部は固定抵抗Ｒ2 である。同様に、第３の抵抗
部２８も、３個の磁気抵抗素子ＭＲ31，ＭＲ32，ＭＲ33
を相対移動方向にλmg／６の間隔で配置し、直列接続し
た磁気抵抗素子群からなり、第４の抵抗部は固定抵抗Ｒ
4 である。そして、第１の抵抗部２４の磁気抵抗素子群
の配置に対して第３の抵抗部２８の磁気抵抗素子群の配
置はλmg／２４だけずらせる。このようにすると、磁気
スケール２０が磁気抵抗センサ２２に対して、エアギャ
ップを保ちながら相対移動するとき、中間接続点Ｍ0 ，
Ｍ1 で得られる出力電圧Ｅ0 ，Ｅ1 は、図１６のように
なる。この電圧変化はアンプやコンパレータ（図示せ
ず）により矩形波に変換され、計数されて、電気角と機
械角（距離）との関係から相対移動量を求める。
【００３９】この実施例でも、１周期の磁界強度の変化
に対して２周期の電圧変化の出力が得られるのに加え
て、定義したｎを掛け合わせた分解度を実現できる。こ
こではｎ＝３であるので分解度は６となる。
に対して２周期の電圧変化の出力が得られるのに加え
て、定義したｎを掛け合わせた分解度を実現できる。こ
こではｎ＝３であるので分解度は６となる。
【００４０】ｎ＝４の場合の磁気スケールと磁気抵抗セ
ンサとの配置関係を図１７に示す。磁気スケールとして
は射出成形したフェライト磁石を用いた。着磁周期は３
４０μｍである。また磁気抵抗素子材料としては、Ｎｉ
−Ｆｅ合金（材料名：パーマロイ）を用いた。その飽和
磁界は３２００Ａ／ｍであり、ＭＲ比は２％である。磁
気スケールから磁気抵抗センサまでの距離（エアギャッ
プ）は６０μｍである。印加する直流電圧は５Ｖとし
た。磁気スケールを磁気抵抗センサに対してエアギャッ
プを保ちながら相対移動すると、センサ回路の中間接続
点Ｍ0 ，Ｍ1 から、図１８に示す出力電圧Ｅ0 ，Ｅ1 が
検出され、分解度８の磁気エンコーダが得られた。
ンサとの配置関係を図１７に示す。磁気スケールとして
は射出成形したフェライト磁石を用いた。着磁周期は３
４０μｍである。また磁気抵抗素子材料としては、Ｎｉ
−Ｆｅ合金（材料名：パーマロイ）を用いた。その飽和
磁界は３２００Ａ／ｍであり、ＭＲ比は２％である。磁
気スケールから磁気抵抗センサまでの距離（エアギャッ
プ）は６０μｍである。印加する直流電圧は５Ｖとし
た。磁気スケールを磁気抵抗センサに対してエアギャッ
プを保ちながら相対移動すると、センサ回路の中間接続
点Ｍ0 ，Ｍ1 から、図１８に示す出力電圧Ｅ0 ，Ｅ1 が
検出され、分解度８の磁気エンコーダが得られた。
【００４１】
【発明の効果】本発明は上記のように、磁気抵抗センサ
のセンサ部を構成する抵抗部を、複数の磁気抵抗素子を
相対移動方向に狭い所定間隔で配列して直列に接続した
磁気抵抗素子群とし、各磁気抵抗素子の磁気飽和特性を
有効利用することによって、磁気スケールの着磁周期を
小さくすることなく磁気エンコーダの分解度を高めるこ
とができる。また、着磁周期が小さくない磁気スケール
を採用できるため、容易に強度の大きな発生磁界が得ら
れる。そのため磁気抵抗素子の作製限界まで、高分解度
を実現できる磁気エンコーダが作製可能となる。また本
発明は、比較的単純な構成であるため、製作が容易で、
信頼性が高く、安価で、実用に耐える高分解度の磁気エ
ンコーダが製作できる。
のセンサ部を構成する抵抗部を、複数の磁気抵抗素子を
相対移動方向に狭い所定間隔で配列して直列に接続した
磁気抵抗素子群とし、各磁気抵抗素子の磁気飽和特性を
有効利用することによって、磁気スケールの着磁周期を
小さくすることなく磁気エンコーダの分解度を高めるこ
とができる。また、着磁周期が小さくない磁気スケール
を採用できるため、容易に強度の大きな発生磁界が得ら
れる。そのため磁気抵抗素子の作製限界まで、高分解度
を実現できる磁気エンコーダが作製可能となる。また本
発明は、比較的単純な構成であるため、製作が容易で、
信頼性が高く、安価で、実用に耐える高分解度の磁気エ
ンコーダが製作できる。
【図１】本発明に係る磁気エンコーダの第１の実施例を
示す概略図。
示す概略図。
【図２】この磁気エンコーダにおける磁気スケールと磁
気抵抗センサとの配置関係を示す説明図。
気抵抗センサとの配置関係を示す説明図。
【図３】この磁気エンコーダの動作説明図。
【図４】この磁気エンコーダにおけるｎ＝４の場合の磁
気スケールと磁気抵抗センサとの配置関係を示す説明
図。
気スケールと磁気抵抗センサとの配置関係を示す説明
図。
【図５】図４の構成における出力電圧波形図。
【図６】本発明に係る磁気エンコーダの第２の実施例を
示す概略図。
示す概略図。
【図７】この磁気エンコーダにおける磁気スケールと磁
気抵抗センサとの配置関係を示す説明図。
気抵抗センサとの配置関係を示す説明図。
【図８】この磁気エンコーダの動作説明図。
【図９】この磁気エンコーダにおけるｎ＝４の場合の磁
気スケールと磁気抵抗センサとの配置関係を示す説明
図。
気スケールと磁気抵抗センサとの配置関係を示す説明
図。
【図１０】図９の構成における出力電圧波形図。
【図１１】本発明に係る磁気エンコーダの第３の実施例
における磁気スケールと磁気抵抗センサの配置関係、及
び磁気抵抗センサの回路を示す説明図。
における磁気スケールと磁気抵抗センサの配置関係、及
び磁気抵抗センサの回路を示す説明図。
【図１２】その出力電圧波形図。
【図１３】この磁気エンコーダにおけるｎ＝４の場合の
磁気スケールと磁気抵抗センサとの配置関係を示す説明
図。
磁気スケールと磁気抵抗センサとの配置関係を示す説明
図。
【図１４】その出力電圧波形図。
【図１５】本発明に係る磁気エンコーダの第４の実施例
における磁気スケールと磁気抵抗センサの配置関係、及
び磁気抵抗センサの回路を示す説明図。
における磁気スケールと磁気抵抗センサの配置関係、及
び磁気抵抗センサの回路を示す説明図。
【図１６】その出力電圧波形図。
【図１７】この磁気エンコーダにおけるｎ＝４の場合の
磁気スケールと磁気抵抗センサとの配置関係を示す説明
図。
磁気スケールと磁気抵抗センサとの配置関係を示す説明
図。
【図１８】その出力電圧波形図。
【図１９】従来の磁気エンコーダの一例の概略構成を示
す説明図。
す説明図。
【図２０】磁気抵抗素子の印加磁界強度−電気抵抗特性
の説明図。
の説明図。
【図２１】磁気エンコーダの基本動作を示す説明図。
２０ 磁気スケール ２２ 磁気抵抗センサ
フロントページの続き (72)発明者 鈴木 保敏 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (72)発明者 川口 誠 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 Ｆターム(参考） 2F063 AA02 CA09 DA05 DD06 EA02 GA52 KA02 2F077 AA25 CC02 NN06 NN19 NN24 PP14 QQ02 VV01 2G017 AA01 AC09 AD55 BA09
Claims (6)
- 【請求項１】 多数のＮ極とＳ極とがλmgの周期で交互
着磁された棒状の永久磁石からなる磁気スケールと、該
磁気スケールに対してエアギャップを介して対向配置さ
れた磁気抵抗センサとの組み合わせからなり、 磁気抵抗センサは、２個の抵抗部が直列に接続された１
組以上のセンサ部を有し、該センサ部の抵抗部の一方も
しくは両方が磁気抵抗素子からなり、前記センサ部の両
端間に直流電圧を印加して、前記磁気スケールと磁気抵
抗センサとの相対移動量に応じた電圧変化を、両抵抗部
の中間接続点から取り出す磁気エンコーダにおいて、 前記磁気抵抗センサのセンサ部の一方もしくは両方の抵
抗部が、ｎ個（ｎは２以上の自然数）の磁気抵抗素子を
相対移動方向にλmg／２ｎの間隔で配列し順次直列に接
続した磁気抵抗素子群からなり、各磁気抵抗素子は、磁
気スケールのニュートラルゾーンに正対した位置を基準
として±λmg／４ｎ以外の範囲では磁気飽和する特性を
もつことを特徴とする磁気エンコーダ。 - 【請求項２】 磁気抵抗センサは１組のセンサ部を有
し、該センサ部の両方の抵抗部が、ともに同数の磁気抵
抗素子からなり、一方の磁気抵抗素子群と他方の磁気抵
抗素子群とが相対移動方向にλmg／４ｎだけずらして配
列されている請求項１記載の磁気エンコーダ。 - 【請求項３】 磁気抵抗センサは１組のセンサ部を有
し、該センサ部の一方の抵抗部が磁気抵抗素子群からな
り、他方の抵抗部が固定抵抗からなる請求項１記載の磁
気エンコーダ。 - 【請求項４】 磁気抵抗センサは、２組のセンサ部のブ
リッジ接続を有し、各センサ部の両方の抵抗部が、とも
に同数の磁気抵抗素子からなり、一方の磁気抵抗素子群
と他方の磁気抵抗素子群とが相対移動方向にλmg／４ｎ
だけずらして配列され、両センサ部の磁気抵抗素子群間
は相対移動方向にλmg／８ｎだけずらして配列されてい
る請求項１記載の磁気エンコーダ。 - 【請求項５】 磁気抵抗センサは、２組のセンサ部のブ
リッジ接続を有し、各センサ部の一方の抵抗部が磁気抵
抗素子群からなり、他方の抵抗部が固定抵抗からなり、
両センサ部の磁気抵抗素子群間は相対移動方向にλmg／
８ｎだけずらして配列されている請求項１記載の磁気エ
ンコーダ。 - 【請求項６】 ｎが３以上である請求項１乃至５のいず
れかに記載の磁気エンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35695099A JP2001174286A (ja) | 1999-12-16 | 1999-12-16 | 磁気エンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35695099A JP2001174286A (ja) | 1999-12-16 | 1999-12-16 | 磁気エンコーダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001174286A true JP2001174286A (ja) | 2001-06-29 |
Family
ID=18451600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35695099A Pending JP2001174286A (ja) | 1999-12-16 | 1999-12-16 | 磁気エンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001174286A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005257642A (ja) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Samutaku Kk | 磁気検出回路およびエンコーダ |
| WO2009087937A1 (ja) * | 2008-01-08 | 2009-07-16 | Alps Electric Co., Ltd. | 磁気センサ及び磁気エンコーダ |
| WO2009119471A1 (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-01 | アルプス電気株式会社 | 磁気センサ及び磁気エンコーダ |
| WO2010150725A1 (ja) | 2009-06-24 | 2010-12-29 | アルプス電気株式会社 | 磁気検出装置 |
| CN114508993A (zh) * | 2020-11-16 | 2022-05-17 | 精量电子（深圳）有限公司 | 磁阻位移测量装置 |
| JP2022107431A (ja) * | 2021-01-08 | 2022-07-21 | 大銀微系統股▲分▼有限公司 | リニア運動システムの位置測定機構及びその測定方法 |
-
1999
- 1999-12-16 JP JP35695099A patent/JP2001174286A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005257642A (ja) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Samutaku Kk | 磁気検出回路およびエンコーダ |
| JP4521808B2 (ja) * | 2004-03-15 | 2010-08-11 | ハイデンハイン株式会社 | エンコーダ |
| WO2009087937A1 (ja) * | 2008-01-08 | 2009-07-16 | Alps Electric Co., Ltd. | 磁気センサ及び磁気エンコーダ |
| JP4914502B2 (ja) * | 2008-01-08 | 2012-04-11 | アルプス電気株式会社 | 磁気センサ及び磁気エンコーダ |
| WO2009119471A1 (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-01 | アルプス電気株式会社 | 磁気センサ及び磁気エンコーダ |
| WO2010150725A1 (ja) | 2009-06-24 | 2010-12-29 | アルプス電気株式会社 | 磁気検出装置 |
| CN114508993A (zh) * | 2020-11-16 | 2022-05-17 | 精量电子（深圳）有限公司 | 磁阻位移测量装置 |
| JP2022107431A (ja) * | 2021-01-08 | 2022-07-21 | 大銀微系統股▲分▼有限公司 | リニア運動システムの位置測定機構及びその測定方法 |
| JP7148653B2 (ja) | 2021-01-08 | 2022-10-05 | 大銀微系統股▲分▼有限公司 | リニア運動システムの位置測定機構及びその測定方法 |
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