JP2003315094A - Encoder - Google Patents

Encoder

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JP2003315094A
JP2003315094A JP2002124184A JP2002124184A JP2003315094A JP 2003315094 A JP2003315094 A JP 2003315094A JP 2002124184 A JP2002124184 A JP 2002124184A JP 2002124184 A JP2002124184 A JP 2002124184A JP 2003315094 A JP2003315094 A JP 2003315094A
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magnetic
magnetic field
phase
encoder
detecting means
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一成 北地
Atsushi Hanaki
敦司 花木
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Shinko Electric Co Ltd
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Shinko Electric Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an encoder wherein influence of magnetization distribution, attaching error, gap fluctuation, etc., can be reduced in the case that a plurality of magnetic impedance elements are built in. <P>SOLUTION: In a magnet 1 of a fixed side, multipole magnetization is performed in a relative moving direction to a member of a moving side. In the moving side, thin film yokes 2-5 are arranged facing each other in a comb teeth shape. Block-shaped yokes 6, 7 are arranged so as to be in contact with ends of the thin film yokes 2, 4. An amorphous wire 8 having magnetic impedance effect is arranged between the thin film yokes 2, 4, and an amorphous wire 9 is arranged between the thin film yokes 3, 5. In the amorphous wires 8, 9, a current is made to flow by using a circuit which is not shown in figure, and a magnetic field is detected. Bias coils 10, 11 for applying a bias magnetic field and feedback coils 12, 13 for performing feedback are wound around the amorphous wires 8, 9, respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、磁界によって位置
情報を検出するエンコーダに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an encoder for detecting position information by a magnetic field.

【0002】[0002]

【従来の技術】エンコーダには感磁性素子を利用したも
のが提案されている。例えば、特開平7−181239
公報においては、感磁性素子として磁気インピーダンス
効果(Magneto-Impedance効果:MI効果)を利用した磁
気インピーダンス素子(MI素子)を用いる方法が開示
されている。さらに詳しくは、アモルファスワイヤなど
の磁性線に高周波電流を流すことによって、低磁界で高
いインピーダンス変化が得られ、感度のよい小型の磁気
インピーダンス素子を実現する技術が開示されている。
このような高感度の磁気インピーダンス素子を用いるこ
とによって、高分解能なエンコーダを実現することがで
きる。しかし、この公報の技術では、多極着磁された磁
石を利用する場合、磁石の着磁分布の影響を除去するた
めに複数の磁気インピーダンス素子を使う必要がある。
したがって、複数の磁気インピーダンス素子に対して、
磁石を高精度に設置したり位置決めする必要があるが、
このような高精度な位置決め作業は極めて難しい。そこ
で、このような磁石における着磁分布の影響を解決する
ために、特開平9−113591号公報などには、薄膜
形の磁気インピーダンス素子を用いた技術が開示されて
いる。この技術によれば、連続した磁性膜上に所定のピ
ッチ間隔で凸部磁性膜をラック状に形成し、これに着磁
媒体(磁石)を所定のピッチで対向させて相対移動させ
ている。これによって、磁石の配置のばらつきなどに影
響されることなく、平均的な磁界の検出が可能となり、
高感度且つ高精度なエンコーダを実現することができ
る。
2. Description of the Related Art An encoder using a magnetic sensitive element has been proposed. For example, JP-A-7-181239
The publication discloses a method of using a magneto-impedance element (MI element) that utilizes a magneto-impedance effect (Magneto-Impedance effect: MI effect) as a magnetically sensitive element. More specifically, a technique is disclosed in which a high-frequency current is passed through a magnetic wire such as an amorphous wire to obtain a high impedance change in a low magnetic field and to realize a small magneto-impedance element with high sensitivity.
A high-resolution encoder can be realized by using such a high-sensitivity magneto-impedance element. However, in the technique of this publication, when using a magnet that is magnetized in multiple poles, it is necessary to use a plurality of magneto-impedance elements in order to eliminate the influence of the magnetization distribution of the magnet.
Therefore, for multiple magneto-impedance elements,
It is necessary to install and position the magnet with high accuracy,
Such highly accurate positioning work is extremely difficult. Therefore, in order to solve the influence of the magnetization distribution in such a magnet, Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-113591 discloses a technique using a thin-film type magneto-impedance element. According to this technique, convex magnetic films are formed in a rack shape on a continuous magnetic film at a predetermined pitch, and a magnetizing medium (magnet) is opposed to this at a predetermined pitch and is relatively moved. This makes it possible to detect an average magnetic field without being affected by variations in the arrangement of magnets,
It is possible to realize a highly sensitive and highly accurate encoder.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、感磁性
素子を利用した従来のエンコーダには、次のような問題
がある。一つ目は、感磁性素子の取り付け誤差やギャッ
プの分布の不揃いなどの影響を平均化して低減するため
に、複数の磁気検出部を配置した方がよいが、これを実
現するためには、複数の感磁性素子を同時に成膜する必
要がある。しかし、複数の感磁性素子を同時に成膜する
と、エンコーダの特性を向上させるために、感磁性素子
に磁気異方性を付けるなどの処理も同時に必用になり、
また複数層の成膜が必要となるため、結果として、感磁
性素子の製造工程が複雑となってしまう。特に、ロータ
リエンコーダ用の感磁性素子の場合は、製造工程がさら
に複雑となる。三つ目は、複数の感磁性素子を同時に製
造しないで、一つの感磁性素子を複数個配置する場合に
は、位置決めを高精度に行う必要が生じ、結果としてエ
ンコーダの製造が難しくなってくる。更に、感磁性素子
として薄膜型の磁気インピーダンス素子を用いた従来の
エンコーダにおいては、前述の問題に加え次のような問
題がある。それは、薄型による構造的制約からバイアス
コイルを用いていないため、磁気インピーダンス素子の
非線形な磁気特性部分を使用することになり、出力信号
に歪みが生じ、正弦波状の出力信号が得られない。この
ため、高分解能な内挿ができず、エンコーダの分解能が
低くなり、例えば、精密工作機械などの用途に使用する
ことができないことである。
However, the conventional encoder using the magnetic sensitive element has the following problems. First, it is better to arrange a plurality of magnetic detectors in order to average and reduce the influence of the mounting error of the magnetic sensitive element and the uneven distribution of the gap, but in order to realize this, It is necessary to form a plurality of magnetic sensitive elements at the same time. However, when a plurality of magneto-sensitive elements are formed at the same time, in order to improve the characteristics of the encoder, it is necessary to perform a process such as giving magnetic anisotropy to the magneto-sensitive element at the same time.
Further, since it is necessary to form a plurality of layers, as a result, the manufacturing process of the magnetic sensitive element becomes complicated. Especially, in the case of a magnetically sensitive element for a rotary encoder, the manufacturing process becomes more complicated. Thirdly, if a plurality of magnetic sensitive elements are arranged at the same time without manufacturing a plurality of magnetic sensitive elements at the same time, it becomes necessary to perform positioning with high precision, and as a result, manufacturing of an encoder becomes difficult. . Further, the conventional encoder using the thin film type magnetic impedance element as the magnetic sensitive element has the following problems in addition to the above-mentioned problems. Since the bias coil is not used due to the structural limitation due to the thin shape, the nonlinear magnetic characteristic portion of the magneto-impedance element is used, the output signal is distorted, and the sinusoidal output signal cannot be obtained. For this reason, high resolution interpolation cannot be performed, and the resolution of the encoder becomes low, so that it cannot be used for applications such as precision machine tools.

【0004】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、複数の感磁性素子を組み込
んでも、その着磁分布や取付け誤差やギャップ変動など
の影響を低減でき、且つ、磁石を寸法精度よく配置でき
て簡単な回路構成で実現できるエンコーダを提供するこ
とにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to reduce the influence of magnetization distribution, mounting error, gap variation, etc. even when a plurality of magnetic sensitive elements are incorporated. Another object is to provide an encoder in which magnets can be arranged with high dimensional accuracy and which can be realized with a simple circuit configuration.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のエンコーダは、一方向に沿って所定のピ
ッチ間隔で交互に逆極性の磁界を発生させる磁界発生手
段と、前記磁界発生手段に対して相対移動することによ
り、該磁界発生手段からの周期的な磁界の変化を感磁性
素子によって検出し、磁界の変化に対応した位置情報を
送出する磁界検出手段とを備えたエンコーダにおいて、
前記磁界検出手段は、前記磁界発生手段の複数の磁極に
対向して、薄膜あるいは箔体の軟磁性材料を櫛歯状パタ
ーンに形成したヨークと、該ヨークの間に前記感磁性素
子とを備え、前記櫛歯状パターンの各々の櫛歯が、前記
磁界発生手段の複数の磁極からの磁束を集め、この集め
た磁束を、前記ヨークを通して前記感磁性素子部に還流
させることにより、前記感磁性素子が磁界の変化に対応
した位置情報を送出することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the encoder of the present invention comprises magnetic field generating means for alternately generating magnetic fields of opposite polarities at a predetermined pitch along one direction, and the magnetic field. An encoder provided with magnetic field detection means for detecting a periodic change in the magnetic field from the magnetic field generation means by a magnetic sensitive element by moving relative to the generation means, and sending position information corresponding to the change in the magnetic field. At
The magnetic field detecting means is provided with a yoke formed of a soft magnetic material of a thin film or a foil body in a comb-shaped pattern, facing the plurality of magnetic poles of the magnetic field generating means, and the magnetic sensitive element between the yokes. , Each comb tooth of the comb tooth-shaped pattern collects magnetic fluxes from a plurality of magnetic poles of the magnetic field generating means, and returns the collected magnetic flux to the magnetic sensitive element section through the yoke, It is characterized in that the element sends position information corresponding to the change of the magnetic field.

【0006】つまり、本発明のエンコーダによれば、所
定のピッチで逆極性の磁界を発生する磁界発生手段(例
えば磁石)と、磁界発生手段の各磁極に対向して配置さ
れた櫛歯状パターンを有する磁界検出手段(例えば磁気
検出部)とを相対移動させると、磁気検出部を構成する
ヨークの磁路に介在された感磁性素子(つまり、アモル
ファスワイヤなどの磁気インピーダンス素子)が、磁気
インピーダンス効果によって、相対移動により生じる磁
界の変化を電圧値として検出する。これによって、エン
コーダは相対移動した位置情報を検出することができ
る。このような構成にすることによって、着磁分布のば
らつきや、各構成部品の取付け誤差や、磁気ギャップの
変動などの影響を低減することができるので、検出精度
の高いエンコーダを実現することができる。
That is, according to the encoder of the present invention, a magnetic field generating means (for example, a magnet) for generating a magnetic field of opposite polarity at a predetermined pitch, and a comb-shaped pattern arranged to face each magnetic pole of the magnetic field generating means. When a magnetic field detecting means (for example, a magnetic detecting section) having a magnetic field is moved relative to the magnetic sensitive element (that is, a magneto-impedance element such as an amorphous wire) interposed in the magnetic path of the yoke forming the magnetic detecting section. Due to the effect, the change in the magnetic field caused by the relative movement is detected as a voltage value. As a result, the encoder can detect the relative position information. With such a configuration, it is possible to reduce the influence of variations in the magnetization distribution, mounting errors of each component, fluctuations in the magnetic gap, and the like, so that an encoder with high detection accuracy can be realized. .

【0007】また、本発明のエンコーダは、前記発明に
おいて、前記感磁性素子が、磁気インピーダンス効果に
より磁界の変化を検出することを特徴とする。また、本
発明のエンコーダは、前記発明において、同じ位相の磁
界を検出する前記磁界検出手段が複数設けられ、各々の
前記磁界検出手段は、複数の前記感磁性素子を直列に備
えたことを特徴とする。つまり、このような構成にする
ことによって、複数の磁界検出手段(磁気検出部)から
送出される信号の総和を出力とできるので、大きな磁気
検出信号を出力することができると共に、磁束分布のば
らつきによる影響を低減することができる。
Further, the encoder of the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the magnetic sensing element detects a change of a magnetic field by a magnetic impedance effect. Further, the encoder of the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, a plurality of the magnetic field detecting means for detecting magnetic fields of the same phase are provided, and each of the magnetic field detecting means includes a plurality of the magnetic sensitive elements in series. And That is, with such a configuration, the sum of the signals transmitted from the plurality of magnetic field detection means (magnetic detection units) can be output, so that a large magnetic detection signal can be output and the dispersion of the magnetic flux distribution can be increased. The effect of can be reduced.

【0008】また、本発明のエンコーダは、前記発明に
おいて、磁界検出手段は、1ピッチの歩進角度を360
°としたとき、磁界の位相が、0°、90゜、180
°、270°の関係となるように、各位相毎に配置され
ていることを特徴とする。つまり、この構成によれば、
90°ずつ位相のずれた4つの正弦波状に変化する波形
が得られる。
Further, in the encoder of the present invention according to the above-mentioned invention, the magnetic field detecting means has a step angle of 1 pitch of 360.
When the angle is °, the phase of the magnetic field is 0 °, 90 °, 180
It is characterized in that they are arranged for each phase so as to have a relationship of 270 °. That is, according to this configuration,
Waveforms that change into four sine waves that are 90 ° out of phase are obtained.

【0009】また、本発明のエンコーダは、前記発明に
おいて、磁界検出手段は、磁界の位相が0°と180°
の成分、及び90゜と270°の成分を、それぞれ、差
動成分として(sinθ,cosθとして)出力するこ
とを特徴とする。つまり、このような差動成分を検出す
ることにより、外乱磁界の影響を排除することができる
ので、エンコーダは精度の高い位置検出を行うことがで
きる。
In the encoder of the present invention according to the above-mentioned invention, the magnetic field detecting means has magnetic field phases of 0 ° and 180 °.
And the components of 90 ° and 270 ° are output as differential components (as sin θ and cos θ), respectively. That is, by detecting such a differential component, the influence of the disturbance magnetic field can be eliminated, so that the encoder can perform highly accurate position detection.

【0010】また、本発明のエンコーダは、前記発明に
おいて、前記磁界検出手段は、磁界の位相が0°の成分
と180°の成分の差動成分を、磁界の位相が90°の
成分と270°の差動成分で除算して、その逆正接を求
めて1ピッチ内の角度情報を出力することを特徴とす
る。この構成によれば、例えばsinθをcosθの成
分で除算し、逆正接(θ=tan-1(sinθ/cos
θ))を求めて1ピッチ内の角度情報を出力する。つま
り、相対移動に伴って、正弦波数をカウントし、かつ、
この1ピッチ内の角度位置を計算する。これにより、全
体の中での位置を求めることができる。
Also, in the encoder of the present invention according to the above-mentioned invention, the magnetic field detecting means includes a differential component having a magnetic field phase of 0 ° and a differential component of 180 °, and a magnetic field phase having a magnetic field phase of 90 ° and 270. It is characterized in that it is divided by a differential component of °, the arctangent thereof is obtained, and the angle information within one pitch is output. According to this configuration, for example, sin θ is divided by the component of cos θ, and arc tangent (θ = tan −1 (sin θ / cos
θ)) is obtained and the angle information within one pitch is output. That is, the number of sine waves is counted along with the relative movement, and
The angular position within this one pitch is calculated. As a result, the position in the whole can be obtained.

【0011】また、本発明のエンコーダは、前記各発明
において、磁界検出手段が、感磁性素子が検出した磁界
のレベルをバイアスするバイアスコイルを備えるものと
してもよい。つまり、バイアスコイルによって感磁性素
子(磁気インピーダンス素子)にバイアスをかけること
により、磁気インピーダンス素子は、検出された磁気特
性のうちリニアリティのよい部分のみを利用することが
できる。これによってエンコーダの検出精度が高くな
る。
Further, in the encoder of the present invention, in each of the above inventions, the magnetic field detecting means may include a bias coil for biasing the level of the magnetic field detected by the magnetic sensitive element. That is, by biasing the magnetically sensitive element (magnetic impedance element) with the bias coil, the magnetic impedance element can use only a portion having good linearity in the detected magnetic characteristics. This increases the detection accuracy of the encoder.

【0012】また、本発明のエンコーダは、前記各発明
において、磁界検出手段が、感磁性素子が検出した磁界
の情報をフィードバックするフィードバックコイルを備
えるものとしてもよく、さらに、感磁性素子毎に備えれ
れた各々のフィードバックコイルは直列に接続してもよ
い。つまり、フィードバックコイルを設けて帰還系を構
成すれば、線形性や温度特性や周波数応答などの諸特性
が向上する。したがって、精密工作機械の位置制御など
に用いられる高精度なエンコーダを実現することができ
る。また、本発明は、前記各発明において、前記磁界発
生手段が、つづら折れ状に形成されたコイルから構成さ
れていてもよい。
Further, in the encoder of the present invention, in each of the above inventions, the magnetic field detecting means may be provided with a feedback coil for feeding back information on the magnetic field detected by the magnetic sensitive element, and further provided for each magnetic sensitive element. Each of the separated feedback coils may be connected in series. That is, if a feedback coil is provided to form a feedback system, various characteristics such as linearity, temperature characteristics, and frequency response are improved. Therefore, a highly accurate encoder used for position control of a precision machine tool can be realized. Further, in the present invention according to each of the above-mentioned inventions, the magnetic field generating means may be composed of a coil formed in a zigzag shape.

【0013】本発明のエンコーダは、薄膜あるいは箔体
の軟磁性材料を櫛歯状パターンに形成した第1の磁気回
路要素と、コイルあるいは磁石と、薄膜あるいは箔体の
軟磁性材料を櫛歯状パターンに形成したヨークと、該ヨ
ークの間に備えられた感磁性素子と、からなる第2の磁
気回路要素と、から構成され、第1の磁気回路要素およ
び第2の磁気回路要素は、第2の磁気回路要素のコイル
あるいは磁石によって発生する磁界を、第1の磁気回路
要素および第2の磁気回路要素に還流させるように構成
し、かつ、第1の磁気回路要素が第2の磁気回路要素に
対して相対移動することにより、第1の磁気回路要素が
第2の磁気回路要素から成る磁気回路の磁気抵抗が周期
的に変化し、前記磁気抵抗の変化によって第1の磁気回
路要素および第2の磁気回路要素に還流する磁界が周期
的に変化するように構成し、前記感磁性素子が磁界の変
化に対応した位置情報を送出することを特徴とする。
In the encoder of the present invention, the first magnetic circuit element in which the soft magnetic material of the thin film or foil is formed in a comb-tooth pattern, the coil or the magnet, and the soft magnetic material of the thin film or foil is comb-shaped. A second magnetic circuit element including a yoke formed in a pattern and a magnetic sensitive element provided between the yokes, wherein the first magnetic circuit element and the second magnetic circuit element are A magnetic field generated by a coil or a magnet of the second magnetic circuit element is configured to flow back to the first magnetic circuit element and the second magnetic circuit element, and the first magnetic circuit element has the second magnetic circuit element. By moving relative to the element, the magnetic resistance of the magnetic circuit in which the first magnetic circuit element is composed of the second magnetic circuit element periodically changes, and the change in the magnetic resistance causes the first magnetic circuit element and Second Magnetic field refluxing the magnetic circuit is configured to vary periodically, and wherein the sending the location information the sensitive magnetic element in response to changes in the magnetic field.

【0014】また、本発明は、前記第1および第2の磁
気回路要素を備えた発明において、同じ位相の磁界を検
出する前記磁界検出手段が複数設けられ、各々の前記磁
界検出手段は、複数の前記感磁性素子を直列に備えたこ
とを特徴とする。また、本発明は、前記第1および第2
の磁気回路要素を備えた各発明において、前記磁界検出
手段が、1ピッチの歩進角度を360°としたとき、磁
界の位相が、0°、90゜、180°、270°の関係
となるように、各位相毎に配置されていることを特徴と
する。また、本発明は、前記第1および第2の磁気回路
要素を備えた各発明において、前記磁界検出手段が、磁
界の位相が0°と180°の成分、及び90゜と270
°の成分を、それぞれ、差動成分として出力することを
特徴とする。また、本発明は、前記第1および第2の磁
気回路要素を備えた各発明において、前記磁界検出手段
が、磁界の位相が0°の成分と180°の成分の差動成
分を、磁界の位相が90°の成分と270°の差動成分
で除算して、その逆正接を求めて1ピッチ内の角度情報
を出力することを特徴とする。また、本発明は、前記第
1および第2の磁気回路要素を備えた各発明において、
前記磁界検出手段が、前記感磁性素子が検出した磁界の
レベルをバイアスするバイアスコイルを備えていること
を特徴とする。また、本発明は、前記第1および第2の
磁気回路要素を備えた各発明において、前記磁界検出手
段が、前記感磁性素子が検出した磁界の情報をフィード
バックするフィードバックコイルを備えていることを特
徴とする。また、本発明は、前記第1および第2の磁気
回路要素を備えた各発明において、前記第2の磁気回路
要素のコイルおよび磁石が発生する磁界を、バイアスコ
イルによる発生磁界で代替させるようにしたことを特徴
とする。
Further, the present invention, in the invention including the first and second magnetic circuit elements, is provided with a plurality of magnetic field detecting means for detecting magnetic fields having the same phase, and each of the magnetic field detecting means is provided with a plurality of magnetic field detecting means. The magnetically sensitive element of 1 is provided in series. The present invention also provides the first and second
In each invention including the magnetic circuit element, when the magnetic field detecting means sets the step angle of one pitch to 360 °, the phases of the magnetic fields are 0 °, 90 °, 180 ° and 270 °. As described above, each phase is arranged. In the invention including the first and second magnetic circuit elements, the magnetic field detecting means may have a magnetic field phase component of 0 ° and 180 ° and 90 ° and 270.
Each of the ° components is output as a differential component. Further, in the present invention according to each invention including the first and second magnetic circuit elements, the magnetic field detecting means includes a differential component of a magnetic field phase component of 0 ° and a differential component of 180 ° phase of the magnetic field. It is characterized in that it is divided by a component having a phase of 90 ° and a differential component of 270 °, the arctangent thereof is obtained, and angle information within one pitch is output. Moreover, the present invention is the invention including the first and second magnetic circuit elements,
The magnetic field detecting means includes a bias coil for biasing the level of the magnetic field detected by the magnetic sensitive element. Further, in the present invention according to each invention including the first and second magnetic circuit elements, the magnetic field detecting means includes a feedback coil for feeding back information on a magnetic field detected by the magnetic sensitive element. Characterize. In the invention including the first and second magnetic circuit elements, the magnetic field generated by the coil and the magnet of the second magnetic circuit element is replaced by the magnetic field generated by the bias coil. It is characterized by having done.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明にお
けるエンコーダの実施の形態を詳細に説明する。図1
は、本発明の第1の実施の形態におけるエンコーダの外
観図であり、(a)は上面図、(b)は側面図である。
つまり、この図は、磁石を使用したエンコーダの一つの
磁気検出部を示している。この図を用いて、先ず、第1
の実施の形態のエンコーダについて説明する。同図にお
いて、固定側には、図に示す極性のように、磁界発生手
段を構成する磁石1が、移動極側の部材と対向した配置
で、相対移動方向に多極着磁された配列となっている。
また、磁界検出手段を構成する移動側の部材は、磁性材
の薄膜ヨーク2,3,4,5と、ブロック状ヨーク6,
7と、磁気インピーダンス効果を有する材料からなるア
モルファスワイヤ8,9と、バイアスコイル10,11
と、フィードバク用コイル12,13とが図のように配
置されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of an encoder according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Figure 1
[Fig. 3] is an external view of the encoder according to the first embodiment of the present invention, where (a) is a top view and (b) is a side view.
That is, this figure shows one magnetic detection unit of the encoder using the magnet. First of all, using this figure,
The encoder of the embodiment will be described. In the figure, on the fixed side, as shown in the figure, the magnet 1 forming the magnetic field generating means is arranged so as to face the member on the moving pole side, and is arranged in a multi-pole magnetized direction in the relative moving direction. Has become.
The members on the moving side that constitute the magnetic field detection means are thin film yokes 2, 3, 4, 5 of magnetic material, and block-shaped yokes 6.
7, amorphous wires 8 and 9 made of a material having a magnetic impedance effect, and bias coils 10 and 11
And the feed back coils 12 and 13 are arranged as shown in the figure.

【0016】磁石1は、固定側の図示しない非磁性基板
上に配置され、移動側の部材との相対移動方向に多極着
磁されている。また、移動側においては、図示しない非
磁性基板上に、薄膜ヨーク2と薄膜ヨーク3及び薄膜ヨ
ーク4と薄膜ヨーク5が、それぞれ櫛歯状の形で対向し
て配置されている。ブロック状ヨーク6,7は、薄膜ヨ
ーク2,4の端部に接するように配置されている。尚、
薄膜ヨーク3,5の端部に接するように配置されている
ブロック状ヨークは図示されていない。尚、磁石を支持
する基板や、移動側の薄膜ヨークなどの各部材を支持す
る基板は、比透磁率が10以下であり、且つ抵抗率が1
0μΩ・m以下の、金属、ガラス、セラミクス、プラス
チック材料等で形成することができる。
The magnet 1 is arranged on a non-magnetic substrate (not shown) on the fixed side, and is multi-polarized in the direction of relative movement with the member on the moving side. On the moving side, a thin film yoke 2, a thin film yoke 3, and a thin film yoke 4 and a thin film yoke 5 are arranged facing each other in a comb shape on a non-magnetic substrate (not shown). The block-shaped yokes 6 and 7 are arranged in contact with the ends of the thin film yokes 2 and 4. still,
The block-shaped yokes arranged so as to contact the ends of the thin film yokes 3 and 5 are not shown. The substrate supporting the magnet and the substrate supporting each member such as the moving side thin film yoke have a relative magnetic permeability of 10 or less and a resistivity of 1 or less.
It can be formed of a metal, glass, ceramics, plastic material or the like having a thickness of 0 μΩ · m or less.

【0017】二つのブロック状ヨーク6,7の間には、
磁気インピーダンス効果を有する感磁性素子であるアモ
ルファスワイヤ8が配置されている。同様に、薄膜ヨー
ク3,5の端部に接するように配置されているブロック
状ヨーク(図示せず)の間にもアモルファスワイヤ9が
配置されている。尚、アモルファスワイヤ8,9は、磁
気インピーダンス効果を有する材料であればこれ以外の
ものであってもよい。このような感磁性素子のアモルフ
ァスワイヤ8,9は、一般的に、磁気インピーダンス素
子(MI素子)といわれているので、以下、必要に応じ
て、アモルファスワイヤを磁気インピーダンス素子、あ
るいはMI素子と呼ぶことがある。アモルファスワイヤ
8,9は、図示しない回路により電流が流されて磁界が
検出される。アモルファスワイヤ8,9の周りには、そ
れぞれ、バイアス磁界をかけるためのバイアスコイル1
0,11、及びフィードバックを行うためのフィードバ
ックコイル12,13からなる二つのコイルが巻回され
ている。尚、図1の構成は、リニアタイプのエンコーダ
に展開して描いたものであるが、これをロータリ型のエ
ンコーダにしても同様の構成である。
Between the two block-shaped yokes 6 and 7,
An amorphous wire 8 which is a magnetically sensitive element having a magneto-impedance effect is arranged. Similarly, the amorphous wire 9 is also arranged between the block-shaped yokes (not shown) arranged so as to contact the ends of the thin film yokes 3, 5. The amorphous wires 8 and 9 may be made of other materials as long as they have a magnetic impedance effect. Since the amorphous wires 8 and 9 of such a magnetic sensitive element are generally called a magnetic impedance element (MI element), the amorphous wire is hereinafter referred to as a magnetic impedance element or MI element, if necessary. Sometimes. A current is applied to the amorphous wires 8 and 9 by a circuit (not shown) to detect a magnetic field. A bias coil 1 for applying a bias magnetic field is provided around the amorphous wires 8 and 9, respectively.
Two coils 0, 11 and feedback coils 12, 13 for feedback are wound. Note that the configuration of FIG. 1 is drawn as a linear type encoder, but a rotary type encoder has the same configuration.

【0018】図1では、各薄膜ヨーク2,3,4,5か
ら延在している櫛歯の端部と、磁石1の各々の幅方向の
端部が一致して描かれている。しかし、櫛歯が長めにな
るようにするか、逆に磁石1の各々の幅が広くなるよう
にすることによって、固定側と移動側の各部材の取付け
誤差などで位置合わせが多少うまくいかない場合でも、
着磁分布や取付け誤差やギャップ変動などの影響を少な
くすることができる。
In FIG. 1, the ends of the comb teeth extending from the thin film yokes 2, 3, 4, 5 and the ends of the magnet 1 in the width direction are drawn so as to coincide with each other. However, if the comb teeth are made longer, or conversely, the width of each of the magnets 1 is made wider, even if the alignment is somewhat unsuccessful due to an attachment error between the fixed side member and the moving side member. ,
It is possible to reduce the influence of the magnetization distribution, mounting error, gap variation, and the like.

【0019】次に、図1に示すエンコーダにおける検出
部の動作について説明する。磁石1から流れる磁束は、
各薄膜ヨーク2,3,4,5の櫛歯から図中→のように
流れ、磁気インピーダンス素子であるアモルファスワイ
ヤ8,9の部分にも到達する。例えば、図1の矢印のよ
うに磁束が流れる状態のとき、全体として右回りで最大
の磁束が流れている。したがって、図1のような位置関
係から、固定側の磁石1と移動側の各部材とが相対的に
移動すると、図の矢印のように流れている磁束は正弦波
状に変化し、アモルファスワイヤ8,9はその磁束変化
を検出する。
Next, the operation of the detector in the encoder shown in FIG. 1 will be described. The magnetic flux flowing from the magnet 1 is
It flows from the comb teeth of the thin film yokes 2, 3, 4, and 5 as shown in the figure, and reaches the portions of the amorphous wires 8 and 9 which are the magnetic impedance elements. For example, when the magnetic flux flows as shown by the arrow in FIG. 1, the maximum magnetic flux flows clockwise as a whole. Therefore, when the fixed-side magnet 1 and the moving-side members relatively move from the positional relationship as shown in FIG. 1, the magnetic flux flowing as shown by the arrow in the figure changes in a sine wave shape, and the amorphous wire 8 , 9 detect the change in the magnetic flux.

【0020】図2は、アモルファスワイヤなどの磁気イ
ンピーダンス素子の、磁界の変化に対するインピーダン
ス変化の特性を示す図である。図2において、横軸は磁
界の変化を表し、縦軸はインピーダンス(Z)の変化を
表している。図2に示すように、磁気インピーダンス素
子のインピーダンス特性は曲線部を有しているので、バ
イアスコイル10,11あるいは図示しない磁石によっ
てバイアス磁界を印加して、直線性の良い部分の特性を
利用するようにしている。したがって、図2に示すよう
に、磁石1による磁界がゼロのときでも、バイアス磁界
の成分によって、検出されるインピーダンスはゼロより
高い値にシフトされている。つまり、バイアス磁界成分
を中心とした正弦波特性を得ることができる。尚、磁界
発生手段と検出部のギャップ長を着磁ピッチ以上の間隙
にすると正弦波が得られることが一般に知られている。
FIG. 2 is a diagram showing the characteristics of the impedance change of a magneto-impedance element such as an amorphous wire with respect to the change of the magnetic field. In FIG. 2, the horizontal axis represents the change in magnetic field and the vertical axis represents the change in impedance (Z). As shown in FIG. 2, since the impedance characteristic of the magneto-impedance element has a curved portion, a bias magnetic field is applied by the bias coils 10 and 11 or a magnet (not shown) to utilize the characteristic of a portion having good linearity. I am trying. Therefore, as shown in FIG. 2, even when the magnetic field generated by the magnet 1 is zero, the detected impedance is shifted to a value higher than zero due to the bias magnetic field component. That is, a sine wave characteristic centered on the bias magnetic field component can be obtained. It is generally known that a sinusoidal wave can be obtained by setting the gap length between the magnetic field generating means and the detector to be equal to or greater than the magnetizing pitch.

【0021】図1のように各部材が配置された場合に
は、図示していない電気回路により、二つの磁気インピ
ーダンス素子、つまりアモルファスワイヤ8とアモルフ
ァスワイヤ9を直列にして有効磁界の成分は足し算され
るようにし、外乱磁界の成分は引き算するように構成す
ることができる。一例として、図1において、バイアス
磁界が磁気回路ループ上で同一方向に回るようにバイア
スコイル10,11を印加する。すなわち、図1の上側
のアモルファスワイヤ9は右方向(あるいは左方向)に
磁界が印加されるように、下側のアモルファスワイヤ8
は左方向(右方向)に磁界が印加されるように、それぞ
れのバイアスコイル10,11によってバイアス磁界を
かける。これによって、有効磁界の成分は加算され、外
乱磁界の成分は相殺される。
When the respective members are arranged as shown in FIG. 1, two magneto-impedance elements, that is, the amorphous wires 8 and 9 are connected in series by an electric circuit (not shown) and the effective magnetic field components are added. And the component of the disturbance magnetic field can be configured to be subtracted. As an example, in FIG. 1, the bias coils 10 and 11 are applied so that the bias magnetic field rotates in the same direction on the magnetic circuit loop. That is, the amorphous wire 9 on the upper side of FIG. 1 is arranged so that the magnetic field is applied to the right side (or the left side) so that the amorphous wire 8 on the lower side of FIG.
Applies a bias magnetic field by the bias coils 10 and 11 so that the magnetic field is applied in the left direction (right direction). As a result, the effective magnetic field components are added and the disturbance magnetic field components are canceled.

【0022】図3は、二つの磁気インピーダンス素子に
電流を流したときの有効磁界と外乱磁界のベクトル図で
ある。図3において、図示しない2つのバイアスコイル
により、2つの磁気インピーダンス素子にそれぞれバイ
アス磁界をかけると、2つのバイアス磁界のベクトル成
分は同じ方向となり、有効磁界方向のベクトル成分は加
算される。一方、2つの磁気インピーダンス素子におけ
る外乱磁界のベクトル成分は引き算されて相殺される。
これによって、磁気インピーダンス素子は、外乱による
磁場の影響を受けることは殆どなくなる。
FIG. 3 is a vector diagram of the effective magnetic field and the disturbance magnetic field when a current is passed through the two magneto-impedance elements. In FIG. 3, when two bias magnetic fields are applied to the two magneto-impedance elements by two bias coils (not shown), the vector components of the two bias magnetic fields have the same direction, and the vector components of the effective magnetic field direction are added. On the other hand, the vector components of the disturbance magnetic field in the two magneto-impedance elements are subtracted and canceled.
As a result, the magneto-impedance element is hardly affected by the magnetic field due to the disturbance.

【0023】次に、本発明における第2の実施の形態の
エンコーダについて説明する。第2の実施の形態では、
図1に示すエンコーダをロータリ形のエンコーダに適用
して複数配置した場合について説明する。但し、磁気イ
ンピーダンス素子(アモルファスワイヤ)が一つの場合
についてのべる。図4は、本発明におけるロータリエン
コーダの概略断面図である。図4に示すように、モータ
回転軸21に取りつけられた非磁性の回転側円板22に
多極着磁された磁石23が取り付けられている。このと
きの磁石23の着磁方向は回転円板22の円周方向とす
る。また、図示しないモータケーシングなどの固定側に
取り付けられた非磁性の固定側円板24には、薄膜ヨー
ク25とブロック状ヨーク26、及び図示しない磁気イ
ンピーダンス素子(アモルファスワイヤ)が配置されて
いる。
Next, an encoder according to the second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment,
A case where the encoder shown in FIG. 1 is applied to a rotary encoder and a plurality of encoders are arranged will be described. However, the case where there is one magneto-impedance element (amorphous wire) will be mentioned. FIG. 4 is a schematic sectional view of the rotary encoder in the present invention. As shown in FIG. 4, a multi-pole magnetized magnet 23 is attached to a non-magnetic rotating side disc 22 attached to a motor rotating shaft 21. At this time, the magnetizing direction of the magnet 23 is the circumferential direction of the rotating disk 22. Further, a thin film yoke 25, a block-shaped yoke 26, and a magnetic impedance element (amorphous wire) not shown are arranged on a non-magnetic fixed side disk 24 attached to a fixed side such as a motor casing not shown.

【0024】次に、図4に示すロータリエンコーダにお
いて、固定側円板24への磁気検出部(つまり、磁気イ
ンピーダンス素子)の配置について説明する。図5は、
図4におけるロータリエンコーダの固定側円板への磁気
検出部の配置を示す図である。図5に示すように、固定
側円板24上に、位相関係が同じとなるように、例え
ば、4つの磁気検出部を円周上の等しい角度で配置して
これをA相とする。具体的には、多極着磁の数をNとす
ると、ピッチ角度θp=360/Nであり、同相検出部
(A相)の配置角度間隔はθpの整数倍となる。例え
ば、N=5000とすると、この同相検出部(A相)の
配置角度の間隔は例えば90゜(=(360/500
0)×1250(正数倍))とすることができる。配置
角度が90°のとき、円周上に4つの同相検出部を配置
することになる。
Next, in the rotary encoder shown in FIG. 4, the arrangement of the magnetic detecting portion (that is, the magnetic impedance element) on the fixed side disk 24 will be described. Figure 5
It is a figure which shows arrangement | positioning of the magnetic detection part to the fixed side disc of the rotary encoder in FIG. As shown in FIG. 5, on the fixed side disk 24, for example, four magnetic detection units are arranged at equal angles on the circumference so as to have the same phase relationship, and this is referred to as an A phase. Specifically, assuming that the number of multi-pole magnetizations is N, the pitch angle θp = 360 / N, and the arrangement angle interval of the in-phase detector (A phase) is an integral multiple of θp. For example, assuming that N = 5000, the arrangement angle interval of the in-phase detection unit (A phase) is 90 ° (= (360/500
0) × 1250 (a positive multiple)). When the arrangement angle is 90 °, four in-phase detectors are arranged on the circumference.

【0025】次に、A相と位相が180°ずれた磁気検
出部をA’相とし、A’相とA相の配置角度の間隔が、
θa’=(ピッチ角度の整数倍+ピッチ角度×1/2)
となるように、A’相の磁気検出部を1周に4等分して
配置する。例えば、N=5000とすると、例えばθ
a’=22.5°(=(360/5000)×312+
(360/5000)×(1/2))とすることができ
る(312で整数倍している)。つまり、A相とA’相
とのピッチ角度をθa’=22.5°とすることができ
る。同様にして、A相と位相が90°および270°ず
れた磁気検出部を、それぞれ、B相、B’相とし、A相
との検出部中心の配置角度の間隔が、B相はθb=(ピ
ッチ角度の整数倍+ピッチ角度の×1/4)、B’相は
θb’=(ピッチ角度の整数倍+ピッチ角度の×3/
4)となるように、B相、B’相の検出部を各々1周に
4等分して配置する。例えば、N=5000とすると、
θb=45.018゜(=(360/5000)×62
5+(360/5000)×(1/4))、θb’=6
7.518°(=(360/5000)×937+(3
60/5000)×(3/4))とすることができる。
尚、上記の各配置角度は上記の値に限定されるものでは
なく、各磁気検出部が凡そ等配分され、且つ各磁気検出
部の位相角度が満足されるものであればよい。
Next, the magnetic detection part whose phase is shifted by 180 ° from the A phase is defined as the A'phase, and the arrangement angle interval between the A'phase and the A phase is
θa '= (integer multiple of pitch angle + pitch angle x 1/2)
So that the A′-phase magnetic detector is divided into four equal parts for one round. For example, if N = 5000, for example, θ
a ′ = 22.5 ° (= (360/5000) × 312 +
It can be set to (360/5000) × (1/2)) (integral multiple at 312). That is, the pitch angle between the A phase and the A ′ phase can be set to θa ′ = 22.5 °. Similarly, the magnetic detectors whose phases are deviated by 90 ° and 270 ° from the A-phase are referred to as the B-phase and the B′-phase, respectively, and the interval of the arrangement angle of the detector center from the A-phase is θb = (Integer multiple of pitch angle + pitch angle × 1/4), B ′ phase is θb ′ = (integer multiple of pitch angle + pitch angle × 3 /
4), the B-phase and B′-phase detectors are arranged in four equal parts in each round. For example, if N = 5000,
θb = 45.018 ° (= (360/5000) × 62
5+ (360/5000) × (1/4)), θb ′ = 6
7.518 ° (= (360/5000) × 937 + (3
60/5000) × (3/4)).
The above-mentioned arrangement angles are not limited to the above-mentioned values, and it is sufficient that each magnetic detection unit is approximately equally distributed and the phase angle of each magnetic detection unit is satisfied.

【0026】各相(A相、A’相、B相、B’相)の4
つの磁気インピーダンス素子は、それぞれ単独で磁気検
出回路を構成し、それらの出力電圧を加算してもよい
が、各相毎の磁気インピーダンス素子を直列接続して、
これらを一つの磁気インピーダンス素子のように検出回
路に接続すれば、さらに回路を簡素化することができ
る。直列接続した磁気インピーダンス素子を一つの素子
の如く扱う検出回路の構成は、例えば、図6に示すよう
な、特開平9−329655号公報などに開示されてい
るCMOS−MI磁界センサ回路を利用することができ
る。図6に示すCMOS−MI磁界センサ回路の詳細は
同公報に開示されているので、その説明は省略するが、
このCMOS−MI磁界センサ回路によれば、CMOS
マルチバイブレータ31,32の過度状態の鋭いパルス
電流によって、直列接続されたアモルファスワイヤなど
の磁気インピーダンス素子33,34が励磁され、定常
状態ではCMOSマルチバイブレータ31,32は電流
が遮断される特性を利用することによって、磁気インピ
ーダンス素子33,34は低消費電力で外部磁界を高精
度に検出することができる。
4 of each phase (A phase, A'phase, B phase, B'phase)
The two magneto-impedance elements may each independently constitute a magnetic detection circuit, and their output voltages may be added, but the magneto-impedance elements for each phase are connected in series,
If these are connected to the detection circuit like one magneto-impedance element, the circuit can be further simplified. The configuration of the detection circuit that handles the magneto-impedance elements connected in series as if they were one element uses, for example, the CMOS-MI magnetic field sensor circuit disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-329655 as shown in FIG. be able to. Since the details of the CMOS-MI magnetic field sensor circuit shown in FIG. 6 are disclosed in the publication, description thereof will be omitted.
According to this CMOS-MI magnetic field sensor circuit, the CMOS
The magneto-impedance elements 33 and 34 such as amorphous wires connected in series are excited by the sharp pulse current in the excessive state of the multi-vibrators 31 and 32, and the current is interrupted by the CMOS multi-vibrators 31 and 32 in the steady state. By doing so, the magneto-impedance elements 33 and 34 can detect the external magnetic field with high accuracy and low power consumption.

【0027】従って、図5におけるA相の4つの磁気イ
ンピーダンス素子を直列接続して素子一つに対応させ、
図6の回路におけるCMOSマルチバイブレータ31,
32の間に接続することができる。このとき、出力段の
差動増幅器35に入力される信号は、バイアス磁界の分
だけオフセットレベルを持った正弦波である。同様にし
て、図5におけるA’相の4つの磁気インピーダンス素
子を直列接続して素子一つに対応させ、図6と同じ回路
構成の磁界センサ回路のCMOSマルチバイブレータ3
1,32の間に接続することができる。これによって、
差動増幅器35に入力される信号は、A相の信号と位相
が180゜ずれていてバイアス磁界の分だけオフセット
を持った正弦波信号となる。これらのA相、A’相の差
動出力信号は、オフセットが除去されて振幅が大きくな
った正弦波信号sinθとなってそれぞれの差動増幅器
35より出力される。また、図5におけるB相および
B’相についても、図6に示すCMOS−MI磁界セン
サ回路と同じ回路を用意すれば、余弦波信号cosθと
して、それぞれの差動増幅器35より出力される。
Therefore, four A-phase magneto-impedance elements in FIG. 5 are connected in series to correspond to one element.
CMOS multivibrator 31 in the circuit of FIG.
Can be connected between 32. At this time, the signal input to the output stage differential amplifier 35 is a sine wave having an offset level corresponding to the bias magnetic field. Similarly, four magnetic impedance elements of A ′ phase in FIG. 5 are connected in series to correspond to one element, and the CMOS multivibrator 3 of the magnetic field sensor circuit having the same circuit configuration as in FIG. 6 is provided.
It can be connected between 1, 32. by this,
The signal input to the differential amplifier 35 is a sine wave signal which is 180 ° out of phase with the A-phase signal and has an offset corresponding to the bias magnetic field. These A-phase and A′-phase differential output signals are output from the respective differential amplifiers 35 as sinusoidal signals sin θ whose amplitude is increased by removing the offset. Further, for the B phase and B ′ phase in FIG. 5, if the same circuit as the CMOS-MI magnetic field sensor circuit shown in FIG. 6 is prepared, the cosine wave signal cos θ is output from each differential amplifier 35.

【0028】そして、sinθとcosθをA/D変換
してCPU等に取込む。さらに、CPUにおいて、co
sθでsinθを除算し、逆正接θ=tan-1(sin
θ/cosθ)を求めることによって、1ピッチを36
0°としたときの角度位置を求めることができる。つま
り、回転に伴って、正弦波数をカウントし、この1ピッ
チ内の角度位置を計算することによって、1円周上での
角度位置を求めることができる。尚、sinθとcos
θを除算することによって、出力信号の振幅が温度変化
によって影響されることを低減することができる。
Then, sin θ and cos θ are A / D converted and taken into the CPU or the like. Furthermore, in the CPU,
Divide sin θ by s θ and calculate the arc tangent θ = tan −1 (sin
θ / cos θ), one pitch is 36
The angular position when 0 ° can be obtained. That is, the number of sine waves is counted along with the rotation, and the angular position within one pitch can be calculated to obtain the angular position on one circumference. Note that sin θ and cos
By dividing θ, it is possible to reduce the influence of the temperature change on the amplitude of the output signal.

【0029】次に、第1の実施の形態と第2の実施の形
態に共通する事項について説明する。したがって、再
び、図1を引用して説明する。磁気インピーダンス素子
(アモルファスワイヤ8,9)にバイアス磁界をかける
ためのバイアスコイル10,11は、それぞれの磁気イ
ンピーダンス素子(アモルファスワイヤ8,9)の特性
に応じて、各出力のオフセットができるだけ同じになる
ように電流値を調整するようにすることが望ましい。
尚、それぞれの磁気インピーダンス素子(アモルファス
ワイヤ8,9)の特性が比較的そろっている場合には、
磁気インピーダンス素子(アモルファスワイヤ8,9)
に同一の電流を相単位あるいは全素子単位で流すように
すれはよい。また、バイアスコイル10,11の代わり
に、磁石を用いて磁気インピーダンス素子(アモルファ
スワイヤ8,9)にバイアス磁界を印加してもよい。
Next, items common to the first and second embodiments will be described. Therefore, the description will be made again with reference to FIG. The bias coils 10 and 11 for applying a bias magnetic field to the magneto-impedance elements (amorphous wires 8 and 9) have the same offset as possible for each output according to the characteristics of the magneto-impedance elements (amorphous wires 8 and 9). It is desirable to adjust the current value so that
When the characteristics of the respective magnetic impedance elements (amorphous wires 8 and 9) are relatively uniform,
Magneto-impedance element (amorphous wires 8 and 9)
It is advisable to apply the same current to each phase or all elements. Further, instead of the bias coils 10 and 11, a magnet may be used to apply a bias magnetic field to the magneto-impedance element (amorphous wires 8 and 9).

【0030】さらに、フィードバックコイル12,13
は、使用してもしなくてもよいが、使用した方が磁気イ
ンピーダンス素子(アモルファスワイヤ8,9)の特性
における線形性や温度特性や周波数応答などの諸特性が
向上する。また、磁気インピーダンス素子(アモルファ
スワイヤ8,9)をそれぞれ単独でフィードバックする
ようにしてもよいが、各磁気インピーダンス素子(アモ
ルファスワイヤ8,9)を直列に接続して各相単位でフ
ィードバックをかけるようにすれは、回路が簡素化でき
る。
Further, the feedback coils 12, 13
May or may not be used, but the use thereof improves linearity in the characteristics of the magneto-impedance element (amorphous wires 8 and 9), various characteristics such as temperature characteristics and frequency response. Further, the magnetic impedance elements (amorphous wires 8 and 9) may be individually fed back, but the magnetic impedance elements (amorphous wires 8 and 9) are connected in series so that feedback is performed for each phase. The circuit can be simplified as it goes.

【0031】ブロック状ヨーク6,7は、磁気インピー
ダンス素子(アモルファスワイヤ8,9)を固定側円板
に取りつけたとき、磁気インピーダンス素子(アモルフ
ァスワイヤ8,9)の部分が円板から距離が離れるよう
な場合に使用される。磁気インピーダンス素子(アモル
ファスワイヤ8,9)が薄膜の場合などで、薄膜ヨーク
に接近して配置でき、磁気インピーダンス素子(アモル
ファスワイヤ8,9)の部分に十分な磁束が発生する場
合は無くてもよい。
When the magneto-impedance element (amorphous wires 8 and 9) is attached to the fixed-side disc, the block-shaped yokes 6 and 7 are separated from the disc by the magneto-impedance element (amorphous wires 8 and 9). Used in such cases. In the case where the magneto-impedance element (amorphous wires 8 and 9) is a thin film, it can be arranged close to the thin-film yoke, and even if a sufficient magnetic flux is not generated in the magneto-impedance element (amorphous wires 8 and 9). Good.

【0032】次に、エンコーダにおける各部分の製造方
法について述べる。磁気インピーダンス素子は、特開平
7−181239号、特開平8−285930号、特開
平9−145808号、特開2000−81471号、
特開2000−55995号、特開2000−1937
28号などの各公報に開示されているような、いわゆる
磁気インピーダンス効果が得られる素子であればよい。
その他にも、例えば特開2000−30921号公報な
どに、非結晶金属細線を用いて磁気インピーダンス特性
を非対称にした磁気インピーダンス素子が提案されてい
るが、このような特性の磁気インピーダンス素子であっ
ても構わない。
Next, a method of manufacturing each part of the encoder will be described. Magneto-impedance elements are disclosed in JP-A-7-181239, JP-A-8-285930, JP-A-9-145808, and JP-A-2000-81471.
JP-A-2000-55995, JP-A-2000-1937
Any element capable of obtaining a so-called magnetic impedance effect as disclosed in each publication such as No. 28 may be used.
Other than that, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-30921 proposes a magneto-impedance element having asymmetrical magneto-impedance characteristics using amorphous metal thin wires. I don't mind.

【0033】次に、薄膜ヨークは、鉄ニッケル合金や、
鉄系アモルファス合金や、フェライト系酸化物などの軟
磁性材料を用いて、蒸着や、スパッタリングや、めっき
や、箔の接着などの成膜方法により成膜し、フォトエッ
チングなどによりパターン形成される。
Next, the thin film yoke is made of iron-nickel alloy or
A soft magnetic material such as an iron-based amorphous alloy or a ferrite-based oxide is used to form a film by a film forming method such as vapor deposition, sputtering, plating, or adhesion of a foil, and a pattern is formed by photoetching or the like.

【0034】また、ブロック状ヨークは、鉄ニッケル合
金、鉄系アモルファス合金、フェライト系ステンレス、
フェライトなどの軟磁性(フェリ磁性)のバルク材料を
加工したものを使用することができる。尚、高周波特性
をよくするために、箔や板を積層したものでもよい。
The block-shaped yoke is made of iron-nickel alloy, iron-based amorphous alloy, ferritic stainless steel,
A processed soft magnetic (ferrimagnetic) bulk material such as ferrite can be used. In addition, in order to improve high frequency characteristics, a laminate of foils or plates may be used.

【0035】次に、エンコーダのおける磁気検出部の各
種バリエーションについて説明する。尚、エンコーダの
相対移動の形態はリニア型であってもロータリ型であっ
てもよい。図1において、磁気検出部には二つの磁気イ
ンピーダンス素子(アモルファスワイヤ8,9)が描か
れているが、何れか一方を取り去り、そこを薄膜ヨーク
が連続になるようにしてもよい。また、複数の磁気イン
ピーダンス素子(アモルファスワイヤ)をブロック状ヨ
ークのギャップに挿入し、複数の磁気インピーダンス素
子(アモルファスワイヤ)の出力を直列にして出力信号
を大きくしてもよい。
Next, various variations of the magnetic detector in the encoder will be described. The relative movement of the encoder may be linear or rotary. In FIG. 1, two magnetic impedance elements (amorphous wires 8 and 9) are drawn in the magnetic detection portion, but either one may be removed so that the thin film yoke is continuous. Alternatively, a plurality of magneto-impedance elements (amorphous wires) may be inserted in the gap of the block-shaped yoke, and the outputs of the plurality of magneto-impedance elements (amorphous wires) may be connected in series to increase the output signal.

【0036】図7は、図1に示す第1の実施の形態のエ
ンコーダの変形例である。つまり、図7のように、一方
の薄膜ヨーク41は、アモルファスワイヤなどを取除い
た形に変形し、もう一方の薄膜ヨーク42は、その磁路
内にアモルファスワイヤ43,44を挿入するように変
形する。このように変形しても、図1と全く同じ特性の
磁気検出信号が得られる。磁気検出の動作については図
1の場合と同じであるので、その説明は省略する。
FIG. 7 shows a modification of the encoder of the first embodiment shown in FIG. That is, as shown in FIG. 7, one thin film yoke 41 is deformed into a shape in which an amorphous wire or the like is removed, and the other thin film yoke 42 is configured such that the amorphous wires 43 and 44 are inserted in its magnetic path. Deform. Even with this modification, a magnetic detection signal having exactly the same characteristics as in FIG. 1 can be obtained. The operation of magnetism detection is the same as in the case of FIG. 1, and therefore its explanation is omitted.

【0037】また、図1や図7では、各相について2箇
所で櫛歯が対向しているが、対向する櫛歯を1箇所とし
て、一方は薄膜ヨークで連続となるように構成してもよ
い。例えば、図1で説明すると、薄膜ヨーク2,3は櫛
歯を取除いた形状にして連続とし、薄膜ヨーク4,5は
図1のような櫛歯のある形状にしても、磁石から薄膜ヨ
ーク4,5の各々の櫛歯を通る磁束は図1と同様に連続
する。尚、図1や図7における各薄膜ヨークの歯数は任
意に定めることができる。
Further, in FIG. 1 and FIG. 7, the comb teeth are opposed to each other at two positions for each phase, but the comb teeth may be opposed to each other at one position and one of them may be continuous with a thin film yoke. Good. For example, referring to FIG. 1, the thin film yokes 2 and 3 are made continuous by removing the comb teeth. Even if the thin film yokes 4 and 5 have the comb teeth as shown in FIG. The magnetic flux passing through each of the comb teeth 4 and 5 is continuous as in FIG. The number of teeth of each thin film yoke in FIGS. 1 and 7 can be arbitrarily determined.

【0038】また、図1において、多極着磁された磁石
1の着磁方向は、相対移動方向に着磁されるように示し
たが、これに限ることはなく、紙面に垂直な方向であっ
て磁極の極性は何れの向きであってもよい。この場合に
は、磁石1を搭載する基板を軟磁性の材料にすることに
よって、磁気検出部側(つまり、薄膜ヨークの櫛歯側)
の磁束をさらに大きくすることができる。尚、着磁方向
が紙面に垂直な方向の場合にも、櫛歯形状を若干変更す
れば磁気検出部側の磁束を一層大きくすることができ
る。
Further, in FIG. 1, the magnetizing direction of the magnet 1 magnetized in multiple poles is shown to be magnetized in the relative moving direction, but the present invention is not limited to this, and the magnetizing direction is perpendicular to the plane of the drawing. Therefore, the polarity of the magnetic pole may be in any direction. In this case, the substrate on which the magnet 1 is mounted is made of a soft magnetic material so that the magnetic detection portion side (that is, the comb tooth side of the thin film yoke) is formed.
The magnetic flux of can be further increased. Even when the magnetizing direction is perpendicular to the plane of the drawing, the magnetic flux on the magnetic detecting portion side can be further increased by slightly changing the comb tooth shape.

【0039】次に、二つの相の磁気インピーダンス素子
の差動方法について説明する。前述では、図6におい
て、A相及びA’相(あるいはB相及びB’相)の差動
を差動増幅器によって行う方法について説明をしたが、
二つの相の磁気インピーダンス素子をフルブリッジに接
続したり、あるいはハーフブリッジに接続して差動出力
を取り出すこともできる。図8は、二つの相の磁気イン
ピーダンス素子をフルブリッジに接続して差動出力を取
り出す回路の一例であり、図9は、二つの相の磁気イン
ピーダンス素子をハーフブリッジに接続して差動出力を
取り出す回路の一例である。
Next, the differential method of the two-phase magneto-impedance elements will be described. In the above description, the method of performing the differential between the A phase and the A ′ phase (or the B phase and the B ′ phase) by the differential amplifier in FIG. 6 has been described.
The two-phase magneto-impedance element can be connected to a full bridge, or can be connected to a half bridge to take out a differential output. FIG. 8 is an example of a circuit in which two-phase magneto-impedance elements are connected to a full bridge to take out a differential output, and FIG. 9 is a two-phase magneto-impedance element connected to a half bridge to perform differential output. Is an example of a circuit for taking out.

【0040】図8のフルブリッジ回路で説明すると、図
5の固定側円板24に搭載されて4つのA相磁気インピ
ーダンス素子のうち、2個ずつを直列にして、それぞれ
のインピーダンスをZ1,Z2とし、また、4つのA’
相磁気インピーダンス素子のうち、2個ずつを直列にし
て、それぞれのインピーダンスをZ3,Z4として、図
8のようにフルブリッジ回路を構成する。そして、この
フルブリッジ回路に、例えば図6のCMOSマルチバイ
ブレータ31,32より相対移動速度によって生じる周
期的磁束の変化の周波数より十分に速い(例えば100
倍以上)交流信号を印加する。つまり、図8の回路にお
いて交流信号Fを印加する。そして、ブリッジ回路の
X,Y間の電圧を差動出力として取り出し、整流してロ
ーパスフィルタ等で印加した交流成分を取り除けば、前
述のように差動増幅器35から増幅された周期的磁束の
変化に対応した正弦波信号を取り出すことができる。
Explaining the full bridge circuit of FIG. 8, two of the four phase A magneto-impedance elements mounted on the fixed side disk 24 of FIG. 5 are connected in series, and their impedances are Z1 and Z2, respectively. And four A '
Two of the phase magneto-impedance elements are connected in series and the impedances of the phase magneto-impedance elements are set to Z3 and Z4, respectively. Then, in this full-bridge circuit, for example, sufficiently faster than the frequency of the change of the periodic magnetic flux caused by the relative moving speed than the CMOS multivibrator 31, 32 of FIG. 6 (for example, 100
AC signal is applied. That is, the AC signal F is applied in the circuit of FIG. Then, if the voltage between X and Y of the bridge circuit is taken out as a differential output and rectified to remove the AC component applied by the low pass filter or the like, the change of the periodic magnetic flux amplified from the differential amplifier 35 as described above. The sine wave signal corresponding to can be taken out.

【0041】図9のハーフブリッジ回路の場合は、図5
の固定側円板24に搭載されて4つのA相磁気インピー
ダンス素子を直列にしてインピーダンスをZ1とし、ま
た、4つのA’相磁気インピーダンス素子を直列にして
インピーダンスをZ2とし、図のようにハーフブリッジ
回路を構成する。そして、インピーダンスZ1とインピ
ーダンスZ2が接続されたX点の電圧を取り出し、差
動、整流、フィルタリングして使用すればよい。尚、図
8及び図9で、フルブリッジ回路及びハーフブリッジ回
路に印加する交流信号Fは、正弦波信号であってもよい
が、正弦波信号でなくてもよい。
In the case of the half bridge circuit of FIG.
Mounted on the fixed-side disc 24 of four, and the impedance is Z1 by connecting four A-phase magneto-impedance elements in series, and the impedance is Z2 by connecting four A'-phase magneto-impedance elements in series. Configure a bridge circuit. Then, the voltage at the point X where the impedance Z1 and the impedance Z2 are connected may be extracted, used for differential, rectified, and filtered. The AC signal F applied to the full bridge circuit and the half bridge circuit in FIGS. 8 and 9 may be a sine wave signal, but need not be a sine wave signal.

【0042】次に、図1に示す多極着磁された磁石1
(磁界発生手段)の変形例について説明する。図1に示
す多極着磁された磁石1の替わりに、つづら折れコイル
を磁界発生手段として用いることもできる。図10は、
エンコーダの磁気検出部に使用されるつづら折れコイル
を示す概念図である。すなわち、図1のように多極着磁
された磁石のような周期的な磁束は、図10のようなつ
づら折れコイルに直流電流を印加しても作ることができ
る。図10において、つづら折れコイルの各折り返し毎
に磁束の極性が変わるので、図1の磁石1のような交互
に極性の異なる磁束を作ることができる。尚、つづら折
れコイルを用いた場合、固定側の構成は、磁気インピー
ダンス素子への電力供給を除いては、前述の第1の実施
の形態の場合と同じである。磁気インピーダンス素子へ
の電力供給は、ロータリエンコーダの場合は非接触で行
なうのが望ましく、一般に回転トランスと呼はれている
トランスにより正弦波を伝達し、これを整流して直流に
変換してから磁気インピーダンス素子へ電力供給を行う
ことができる。
Next, the multi-pole magnetized magnet 1 shown in FIG.
A modified example of the (magnetic field generating means) will be described. Instead of the multi-pole magnetized magnet 1 shown in FIG. 1, a zigzag coil may be used as the magnetic field generating means. Figure 10
It is a conceptual diagram which shows the meandering coil used for the magnetic detection part of an encoder. That is, a periodic magnetic flux such as a multi-pole magnetized magnet as shown in FIG. 1 can be produced by applying a direct current to the meandering coil as shown in FIG. In FIG. 10, since the polarity of the magnetic flux changes at each turn of the zigzag folded coil, magnetic fluxes of different polarities can be created alternately like the magnet 1 of FIG. Note that, when a zigzag coil is used, the configuration on the fixed side is the same as that of the above-described first embodiment, except for the power supply to the magneto-impedance element. In the case of a rotary encoder, it is desirable to supply power to the magneto-impedance element in a non-contact manner.A sine wave is transmitted by a transformer generally called a rotary transformer, which is rectified and converted to direct current. Power can be supplied to the magneto-impedance element.

【0043】次に、磁石(磁界発生手段)を軟磁性膜パ
ターンとした場合について説明する。図11は、磁石を
軟磁性膜パターンにした場合のエンコーダにおける磁気
検出部の斜視図である。図11のように、移動側の磁石
を軟磁性薄膜パターン51としても、磁気インピーダン
ス素子52の磁界を周期的に変化させることができる。
尚、固定側の構成は、前述の図1の構成と同じである。
バイアスコイル53によって磁気インピーダンス素子5
2にバイアス磁界を印加すると、固定側の薄膜ヨーク5
4及び移動側の軟磁性薄膜パターン51を通じて還流磁
束が流れ、固定側と移動側の相対移動に伴って磁気抵抗
が変化することにより、磁気インピーダンス素子52の
磁界が変化する。
Next, the case where the magnet (magnetic field generating means) is a soft magnetic film pattern will be described. FIG. 11 is a perspective view of a magnetic detection unit in the encoder when the magnet has a soft magnetic film pattern. As shown in FIG. 11, even if the moving-side magnet is the soft magnetic thin film pattern 51, the magnetic field of the magneto-impedance element 52 can be changed periodically.
The fixed-side structure is the same as the structure shown in FIG.
The bias coil 53 causes the magneto-impedance element 5 to
When a bias magnetic field is applied to the thin film yoke 5 on the fixed side
4 and the soft magnetic thin film pattern 51 on the moving side, a reflux magnetic flux flows, and the magnetic resistance changes due to the relative movement between the fixed side and the moving side, so that the magnetic field of the magneto-impedance element 52 changes.

【0044】次に、外乱磁界の補償および磁気シールド
について説明する。前述の図3で述べたように、磁気イ
ンピーダンス素子を直列接続したり差動を取るようにす
ることにより、外乱磁界の影響を低減することが可能と
なるが、磁気インピーダンス素子は、その直線性のよい
部分をはみ出してしまうような、大きい外乱磁界が加わ
った場合には、前述のような方法では外乱磁界による影
響の低減効果を期待することはできない。このような場
合の対策としては、例えは、図3で直列接続した二つの
磁気インピーダンス素子全体の電圧に対するその中間位
置の電圧の割合をモニタすれば、外乱磁界の大きさを検
出することができるので、外乱磁界補償用のコイルを別
途設けて外乱磁界を打ち消すようにすることもできる。
また、磁気シールドを行なう場合は、外来磁場の周波数
や強度に応じて、非磁性で導電性のある材料や、磁性で
導電性のある材料や、磁性で非導電性のある材料など
を、単独あるいは組合わせて使用すれば、相応の磁気シ
ールド効果が得られる。
Next, the compensation of the disturbance magnetic field and the magnetic shield will be described. As described above with reference to FIG. 3, it is possible to reduce the influence of the disturbance magnetic field by connecting the magneto-impedance elements in series or taking a differential, but the magneto-impedance element has a linear characteristic. When a large disturbance magnetic field that causes a portion with a good magnetic field is applied, the effect of reducing the influence of the disturbance magnetic field cannot be expected by the method described above. In such a case, for example, the magnitude of the disturbance magnetic field can be detected by monitoring the ratio of the voltage at the intermediate position to the voltage of the two magneto-impedance elements connected in series in FIG. Therefore, a coil for compensating the disturbance magnetic field may be separately provided to cancel the disturbance magnetic field.
In addition, when performing magnetic shielding, use a non-magnetic and conductive material, a magnetic and conductive material, a magnetic and non-conductive material, etc., depending on the frequency and strength of the external magnetic field. Alternatively, if used in combination, a corresponding magnetic shield effect can be obtained.

【0045】磁気シールド効果が得られる具体的な例を
挙げると、比透磁率が10以下で抵抗率が10μΩ・m
以下の材料や、比透磁率が100以上で抵抗率が10μ
Ω・m以下の材料や、比透磁率が100以上で抵抗率が
10μΩ・m以上の材料などによって、エンコーダを構
成する部品全体の磁気回路が覆うことが好ましい。ある
いは、これらを組合わせた材料によって、構成部品全体
の磁気回路が覆ってもよい。今回、感磁性素子として磁
気インピーダンス素子を用いた例を開示したが、感磁性
素子としては、磁気抵抗素子、ホール素子等の素子を用
いてもよい。
To give a concrete example of obtaining the magnetic shield effect, the relative permeability is 10 or less and the resistivity is 10 μΩ · m.
The following materials, and the relative permeability of 100 or more and the resistivity of 10μ
It is preferable that the magnetic circuit of the entire components constituting the encoder is covered with a material having an Ω · m or less, a material having a relative magnetic permeability of 100 or more and a resistivity of 10 μΩ · m or more. Alternatively, a combination of these materials may cover the magnetic circuit of the entire component. Although an example using a magnetic impedance element as the magnetic sensitive element has been disclosed this time, an element such as a magnetoresistive element or a Hall element may be used as the magnetic sensitive element.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の感磁性素
子を使用したエンコーダによれば、次にような種々の効
果が得られる。第1に、磁気検出部は、複数の磁極の平
均化した出力信号を得ることができるので、エンコーダ
の各部品の取付け誤差や、磁気ギャップのばらつきなど
による影響を低減することができる。第2に、各相の感
磁性素子の出力信号としては、複数の磁気検出部の和の
出力信号が得られ、更に複数磁極の平均化や、磁気検出
場所による平均化ができるので、ロータリエンコーダの
偏心や、取りつけ場所による磁気ギャップの違いや、磁
気変動など、取り付け誤差や加工誤差の影響を低減する
ことができる。
As described above, according to the encoder using the magnetic sensitive element of the present invention, the following various effects can be obtained. First, since the magnetic detection unit can obtain an averaged output signal of a plurality of magnetic poles, it is possible to reduce the influence of the mounting error of each component of the encoder and the variation of the magnetic gap. Secondly, as the output signal of the magnetic sensitive element of each phase, the output signal of the sum of the plurality of magnetic detection units is obtained, and further, the averaging of the plurality of magnetic poles and the averaging depending on the magnetic detection location can be performed. It is possible to reduce the influence of mounting error and processing error such as eccentricity, magnetic gap difference due to mounting location, and magnetic fluctuation.

【0047】第3に、感磁性素子を別途製造して取付け
ることができるので、感磁性素子単独で特性向上を図る
ことができ、エンコーダ専用の感磁性素子を使わなくて
もよいので、エンコーダの製造工程の単純化ができて低
コスト化を図ることができる。また、複数の相の感磁性
素子を製造する場合でも、一つの基板上に薄膜ヨークを
複数成膜して形成し、後から感磁性素子を取付けるよう
にすれはよいので、偏心などの取り付け誤差の影響を低
減することができる。
Thirdly, since the magnetic sensitive element can be separately manufactured and attached, the characteristic can be improved by the magnetic sensitive element alone, and it is not necessary to use the magnetic sensitive element dedicated to the encoder. The manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced. In addition, even when manufacturing magneto-sensitive elements of multiple phases, it is good to form a plurality of thin-film yokes on one substrate and attach the magneto-sensitive element afterwards. The influence of can be reduced.

【0048】さらには、エンコーダの各部品について高
い寸法精を維持したまま、温度変化による影響を低減す
るための対策を施すことができる。また、感磁性素子あ
るいは感磁性素子とフィードバックコイルとを直列接続
して使用すれは、一つの相に複数の感磁性素子を配置し
ても、あるいは複数の相に磁気インピーダンスを配置し
ても、比較的簡単な回路構成で磁気検出回路を実現する
ことができる。このような種々の効果が相乗して、感磁
性素子を用いたエンコーダにおいて、高分解能化や小型
化や低コスト化を実現することができる。
Furthermore, it is possible to take measures to reduce the influence of temperature changes while maintaining high dimensional accuracy for each encoder component. When the magnetic sensitive element or the magnetic sensitive element and the feedback coil are connected in series, even if a plurality of magnetic sensitive elements are arranged in one phase or magnetic impedance is arranged in a plurality of phases, The magnetic detection circuit can be realized with a relatively simple circuit configuration. Such various effects synergistically realize high resolution, miniaturization, and cost reduction in the encoder using the magnetically sensitive element.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態におけるエンコーダ
の外観図であり、(a)は上面図、(b)は側面図であ
る。
FIG. 1 is an external view of an encoder according to a first embodiment of the present invention, (a) is a top view and (b) is a side view.

【図2】アモルファスワイヤなどの磁気インピーダンス
素子の、磁界の変化に対するインピーダンス変化の特性
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a characteristic of impedance change of a magneto-impedance element such as an amorphous wire with respect to a change of a magnetic field.

【図3】二つの磁気インピーダンス素子に電流を流した
ときの有効磁界と外乱磁界のベクトル図である。
FIG. 3 is a vector diagram of an effective magnetic field and a disturbance magnetic field when a current is applied to two magneto-impedance elements.

【図4】本発明におけるロータリエンコーダの概略断面
図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view of a rotary encoder according to the present invention.

【図5】図4におけるロータリエンコーダの固定側円板
への磁気検出部の配置を示す図である。
5 is a diagram showing an arrangement of a magnetic detection unit on a fixed side disc of the rotary encoder in FIG.

【図6】特開平9−329655号公報に開示されてい
るCMOS−MI磁界センサ回路図である。
FIG. 6 is a CMOS-MI magnetic field sensor circuit diagram disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-329655.

【図7】図1に示す第1の実施の形態のエンコーダの変
形例である。
FIG. 7 is a modified example of the encoder of the first embodiment shown in FIG.

【図8】二つの相の磁気インピーダンス素子をフルブリ
ッジに接続して差動出力を取り出す回路の一例である。
FIG. 8 is an example of a circuit in which two-phase magneto-impedance elements are connected to a full bridge to take out differential outputs.

【図9】二つの相の磁気インピーダンス素子をハーフブ
リッジに接続して差動出力を取り出す回路の一例であ
る。
FIG. 9 is an example of a circuit in which two-phase magneto-impedance elements are connected to a half bridge to take out differential outputs.

【図10】エンコーダの磁気検出部に使用されるつつら
折れコイルを示す概念図である。
FIG. 10 is a conceptual diagram showing a staggered coil used in a magnetic detection unit of an encoder.

【図11】磁石を軟磁性膜パターンにした場合のエンコ
ーダにおける磁気検出部の斜視図である。
FIG. 11 is a perspective view of a magnetic detection unit in the encoder when the magnet has a soft magnetic film pattern.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…磁石、2,3,4,5…薄膜ヨーク、6,7…ブロ
ック状ヨーク、8,9…アモルファスワイヤ(磁気イン
ピーダンス素子)、10,11…バイアスコイル、1
2,13…フィードバクコイル、21…モータ回転軸、
22…回転側円板、23…磁石、24…固定側円板、2
5…薄膜ヨーク、26…ブロック状ヨーク、31,32
…CMOSマルチバイブレータ、33,34…磁気イン
ピーダンス素子、35…差動増幅器、41,42…薄膜
ヨーク、43,44…アモルファスワイヤ、51…軟磁
性薄膜パターン、52…磁気インピーダンス素子、53
…バイアスコイル、54…薄膜ヨーク。
1 ... Magnet, 2, 3, 4, 5 ... Thin film yoke, 6, 7 ... Block-shaped yoke, 8, 9 ... Amorphous wire (magnetic impedance element) 10, 11 ... Bias coil, 1
2, 13 ... Feed back coil, 21 ... Motor rotating shaft,
22 ... Rotating side disc, 23 ... Magnet, 24 ... Fixed side disc, 2
5 ... Thin film yoke, 26 ... Block-shaped yoke, 31, 32
... CMOS multivibrator, 33, 34 ... Magnetic impedance element, 35 ... Differential amplifier, 41, 42 ... Thin film yoke, 43, 44 ... Amorphous wire, 51 ... Soft magnetic thin film pattern, 52 ... Magnetoimpedance element, 53
... bias coil, 54 ... thin film yoke.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F077 AA13 AA25 AA47 CC02 NN03 NN05 NN09 NN16 NN17 PP11 QQ05 UU08 VV02 2G017 AA01 AC01 AC09 AD51 AD63 AD65 BA09    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F term (reference) 2F077 AA13 AA25 AA47 CC02 NN03                       NN05 NN09 NN16 NN17 PP11                       QQ05 UU08 VV02                 2G017 AA01 AC01 AC09 AD51 AD63                       AD65 BA09

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一方向に沿って所定のピッチ間隔で交互
に逆極性の磁界を発生させる磁界発生手段と、前記磁界
発生手段に対して相対移動することにより、該磁界発生
手段からの周期的な磁界の変化を感磁性素子によって検
出し、磁界の変化に対応した位置情報を送出する磁界検
出手段とを備えたエンコーダにおいて、 前記磁界検出手段は、 前記磁界発生手段の複数の磁極に対向して、薄膜あるい
は箔体の軟磁性材料を櫛歯状パターンに形成したヨーク
と、該ヨークの間に前記感磁性素子とを備え、 前記櫛歯状パターンの各々の櫛歯が、前記磁界発生手段
の複数の磁極からの磁束を集め、この集めた磁束を、前
記ヨークを通して前記感磁性素子部に還流させることに
より、前記感磁性素子が磁界の変化に対応した位置情報
を送出することを特徴とするエンコーダ。
1. A magnetic field generating means for alternately generating magnetic fields of opposite polarities at predetermined pitch intervals along one direction, and a relative movement with respect to the magnetic field generating means to periodically generate magnetic fields from the magnetic field generating means. A magnetic field detecting means for detecting a change in a magnetic field by a magnetic sensitive element and transmitting position information corresponding to the change in the magnetic field, wherein the magnetic field detecting means faces the plurality of magnetic poles of the magnetic field generating means. A thin-film or foil soft magnetic material formed into a comb-tooth pattern and the magnetic sensitive element between the yokes, each comb-tooth of the comb-tooth pattern being the magnetic field generating means. The magnetic flux from the plurality of magnetic poles is collected, and the collected magnetic flux is returned to the magnetic sensitive element section through the yoke, whereby the magnetic sensitive element sends out position information corresponding to a change in magnetic field. The encoder to collect.
【請求項2】 前記感磁性素子は、磁気インピーダンス
効果により磁界の変化を検出することを特徴とする請求
項1に記載のエンコーダ。
2. The encoder according to claim 1, wherein the magnetic sensitive element detects a change in magnetic field by a magnetic impedance effect.
【請求項3】 同じ位相の磁界を検出する前記磁界検出
手段が複数設けられ、各々の前記磁界検出手段は、複数
の前記感磁性素子を直列に備えたことを特徴とする請求
項1または2に記載のエンコーダ。
3. The magnetic field detecting means for detecting magnetic fields of the same phase are provided in a plurality, and each magnetic field detecting means is provided with a plurality of the magnetic sensitive elements in series. The encoder described in.
【請求項4】 前記磁界検出手段は、1ピッチの歩進角
度を360°としたとき、磁界の位相が、0°、90
゜、180°、270°の関係となるように、各位相毎
に配置されていることを特徴とする請求項3に記載のエ
ンコーダ。
4. The magnetic field detecting means has a magnetic field phase of 0 ° or 90 ° when the step angle of one pitch is 360 °.
The encoder according to claim 3, wherein the encoders are arranged for each phase so as to have a relationship of 180 °, 270 °, and 180 °.
【請求項5】 前記磁界検出手段は、磁界の位相が0°
と180°の成分、及び90゜と270°の成分を、そ
れぞれ、差動成分として出力することを特徴とする請求
項4に記載のエンコーダ。
5. The magnetic field detecting means has a magnetic field phase of 0 °.
The encoder according to claim 4, wherein the components of 180 ° and 180 ° and the components of 90 ° and 270 ° are output as differential components, respectively.
【請求項6】 前記磁界検出手段は、磁界の位相が0°
の成分と180°の成分の差動成分を、磁界の位相が9
0°の成分と270°の差動成分で除算して、その逆正
接を求めて1ピッチ内の角度情報を出力することを特徴
とする請求項4に記載のエンコーダ。
6. The magnetic field detection means has a magnetic field phase of 0 °.
And the 180 ° component differential component, the magnetic field phase is 9
The encoder according to claim 4, wherein division is performed by a component of 0 ° and a differential component of 270 °, an arctangent thereof is obtained, and angle information within one pitch is output.
【請求項7】 前記磁界検出手段は、前記感磁性素子が
検出した磁界のレベルをバイアスするバイアスコイルを
備えていることを特徴とする請求項1〜請求項6の何れ
かに記載のエンコーダ。
7. The encoder according to claim 1, wherein the magnetic field detecting means includes a bias coil that biases the level of the magnetic field detected by the magnetic sensitive element.
【請求項8】 前記磁界検出手段は、前記感磁性素子が
検出した磁界の情報をフィードバックするフィードバッ
クコイルを備えていることを特徴とする請求項1〜請求
項7の何れかに記載のエンコーダ。
8. The encoder according to claim 1, wherein the magnetic field detecting means includes a feedback coil for feeding back information on the magnetic field detected by the magnetic sensitive element.
【請求項9】 前記磁界発生手段は、つづら折れ状に形
成されたコイルから構成されたことを特徴とする請求項
1〜請求項8の何れかに記載のエンコーダ。
9. The encoder according to claim 1, wherein the magnetic field generating means is composed of a coil formed in a zigzag shape.
【請求項10】 薄膜あるいは箔体の軟磁性材料を櫛歯
状パターンに形成した第1の磁気回路要素と、 コイルあるいは磁石と、薄膜あるいは箔体の軟磁性材料
を櫛歯状パターンに形成したヨークと、該ヨークの間に
備えられた感磁性素子と、からなる第2の磁気回路要素
と、 から構成され、 第1の磁気回路要素および第2の磁気回路要素は、 第2の磁気回路要素のコイルあるいは磁石によって発生
する磁界を、第1の磁気回路要素および第2の磁気回路
要素に還流させるように構成し、 かつ、 第1の磁気回路要素が第2の磁気回路要素に対して相対
移動することにより、第1の磁気回路要素が第2の磁気
回路要素から成る磁気回路の磁気抵抗が周期的に変化
し、前記磁気抵抗の変化によって第1の磁気回路要素お
よび第2の磁気回路要素に還流する磁界が周期的に変化
するように構成し、 前記感磁性素子が磁界の変化に対応した位置情報を送出
することを特徴とするエンコーダ。
10. A first magnetic circuit element in which a soft magnetic material of a thin film or a foil is formed in a comb-shaped pattern, a coil or a magnet, and a soft magnetic material of a thin film or a foil is formed in a comb-shaped pattern. A second magnetic circuit element including a yoke and a magnetic sensitive element provided between the yoke, the first magnetic circuit element and the second magnetic circuit element being the second magnetic circuit element. A magnetic field generated by a coil or a magnet of the element is circulated to the first magnetic circuit element and the second magnetic circuit element, and the first magnetic circuit element is provided with respect to the second magnetic circuit element. By the relative movement, the magnetic resistance of the magnetic circuit in which the first magnetic circuit element is composed of the second magnetic circuit element periodically changes, and the change in the magnetic resistance causes the first magnetic circuit element and the second magnetic circuit element to change. In circuit element An encoder characterized in that a magnetic field that circulates is configured to change periodically, and the magnetic sensitive element sends out position information corresponding to a change in magnetic field.
【請求項11】 同じ位相の磁界を検出する前記磁界検
出手段が複数設けられ、各々の前記磁界検出手段は、複
数の前記感磁性素子を直列に備えたことを特徴とする請
求項10に記載のエンコーダ。
11. The magnetic field detecting means for detecting magnetic fields of the same phase are provided in a plurality, each magnetic field detecting means comprising a plurality of the magnetic sensitive elements in series. Encoder.
【請求項12】 前記磁界検出手段は、1ピッチの歩進
角度を360°としたとき、磁界の位相が、0°、90
゜、180°、270°の関係となるように、各位相毎
に配置されていることを特徴とする請求項11に記載の
エンコーダ。
12. The magnetic field detecting means has magnetic field phases of 0 ° and 90 ° when a step angle of one pitch is 360 °.
The encoder according to claim 11, wherein the encoders are arranged for each phase so as to have a relationship of °, 180 °, and 270 °.
【請求項13】 前記磁界検出手段は、磁界の位相が0
°と180°の成分、及び90゜と270°の成分を、
それぞれ、差動成分として出力することを特徴とする請
求項12に記載のエンコーダ。
13. The magnetic field detecting means has a phase of a magnetic field of 0.
The components of ° and 180 °, and the components of 90 ° and 270 °,
The encoder according to claim 12, wherein the encoder outputs each as a differential component.
【請求項14】 前記磁界検出手段は、磁界の位相が0
°の成分と180°の成分の差動成分を、磁界の位相が
90°の成分と270°の差動成分で除算して、その逆
正接を求めて1ピッチ内の角度情報を出力することを特
徴とする請求項12に記載のエンコーダ。
14. The magnetic field detecting means has a phase of a magnetic field of 0.
Dividing the differential component of the 90 ° component and the 180 ° component by the component of the magnetic field phase of 90 ° and the differential component of 270 °, obtaining the arctangent and outputting the angle information within one pitch. The encoder according to claim 12, wherein:
【請求項15】 前記磁界検出手段は、前記感磁性素子
が検出した磁界のレベルをバイアスするバイアスコイル
を備えていることを特徴とする請求項11〜請求項14
の何れかに記載のエンコーダ。
15. The magnetic field detecting means comprises a bias coil for biasing the level of the magnetic field detected by the magnetic sensitive element.
The encoder according to any one of 1.
【請求項16】 前記磁界検出手段は、前記感磁性素子
が検出した磁界の情報をフィードバックするフィードバ
ックコイルを備えていることを特徴とする請求項11〜
請求項15の何れかに記載のエンコーダ。
16. The magnetic field detecting means includes a feedback coil for feeding back information on the magnetic field detected by the magnetic sensitive element.
The encoder according to claim 15.
【請求項17】 前記第2の磁気回路要素のコイルおよ
び磁石が発生する磁界を、バイアスコイルによる発生磁
界で代替させるようにしたことを特徴とする請求項15
〜請求項16の何れかに記載のエンコーダ。
17. A magnetic field generated by a coil and a magnet of the second magnetic circuit element is replaced by a magnetic field generated by a bias coil.
~ The encoder according to claim 16.
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