JP2015087213A - 磁気エンコーダ - Google Patents

Abstract

【課題】磁気センサと磁気スケールとの相対位置を高い精度で得ることができる磁気エンコーダを提供すること。
【解決手段】磁気エンコーダ１は、磁気スケール２と、第１感磁部１１および第１感磁部１１とは位相が９０°ずれた第２感磁部１２を備えた磁気センサ１０とを有している。磁気センサ１０は、磁界発生用第１コイル３１と、磁界発生用第１コイル３１に第１負帰還出力Ｓ６を供給して第１感磁部１１が磁気スケール２から受ける磁界をキャンセルさせる第１負帰還回路５１と、磁界発生用第２コイル３２と、磁界発生用第２コイル３２に第２負帰還出力Ｓ７を供給して第２感磁部１２が磁気スケール２から受ける磁界をキャンセルさせる第２負帰還回路５２とを有している。演算部９０は、第１負帰還出力Ｓ６および第２負帰還出力Ｓ７に基づいて磁気スケール２と磁気センサ１０との相対位置を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気スケールと磁気センサとを有する磁気エンコーダに関するものである。

磁気センサは、感磁部と、感磁部からの出力に対する信号処理回路とを有している。かかる磁気センサでは、感磁部として、コアに巻回されたコイルや、ホール素子や、磁気抵抗素子が用いられる。しかしながら、コアに巻回されたコイルでは、コア材料の磁気特性により、出力にヒステリシスが発生してしまう。ホール素子は感度が低い。また、磁気抵抗素子を用いた場合には図８（ａ）に示すように、未飽和領域で出力の対称性が低い。このため、磁気センサと磁気スケールとを用いて磁気エンコーダを構成した場合、図８（ｂ）に示すように、感磁部からの出力がｓｉｎ波やｃｏｓ波から変形してしまい、逆正接（θ＝ｔａｎ^-1（ｓｉｎ／ｃｏｓ））から磁気センサと磁気スケールとの相対位置をさらに高い精度で得ることが困難である。また、磁気抵抗素子によってブリッジ回路を構成した場合でも、図８（ｃ）に示すように、感磁部からの出力がｓｉｎ波やｃｏｓ波から変形してしまい、逆正接（θ＝ｔａｎ^-1（ｓｉｎ／ｃｏｓ））から磁気センサと磁気スケールとの相対位置をさらに高い精度で得ることが困難である。すなわち、逆正接（θ＝ｔａｎ^-1（ｓｉｎ／ｃｏｓ））から磁気センサと磁気スケールとの相対位置を高い精度で得るには、図８（ｄ）に点線で示すように、ｓｉｎθとｃｏｓθとの関係が円を描くことを前提としているため、図８（ｄ）に実線で示すように、感磁部からの出力がｓｉｎ波やｃｏｓ波からずれた場合、磁気センサと磁気スケールとの相対位置をさらに高い精度で得ることが困難である。

一方、図８（ｄ）に示すような信号の歪を補正する方法として、磁気抵抗パターンを追加する技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００５−２１４９２０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、高調波成分を取り除くための技術である。このため、かかる技術を応用して、上記の問題を解消しようとすると、磁気抵抗素子の素子基板上に多数の磁気抵抗パターンを複雑に配置する必要があるため、現実的には不可能である。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、磁気センサと磁気スケールとの相対位置を高い精度で得ることができる磁気エンコーダを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る磁気エンコーダは、Ｎ極とＳ極とが交互に配置された永久磁石を備えた磁気スケールと、第１感磁部および該第１感磁部とは前記磁気スケールにおける位相が９０°ずれた第２感磁部を備えた磁気センサと、前記磁気スケールと前記磁気センサとの相対位置を算出する演算部と、を有し、前記磁気センサは、磁界発生用第１コイルと、前記第１感磁部からの第１出力に基づいて前記磁界発生用第１コイルに第１負帰還出力を供給して前記第１感磁部が前記磁気スケールから受ける磁界をキャンセルさせる第１負帰還回路と、磁界発生用第２コイルと、前記第２感磁部からの第２出力に基づいて前記磁界発生用第２コイルに第２負帰還出力を供給して前記第２感磁部が前記磁気スケールから受ける磁界をキャンセルさせる第２負帰還回路と、を有し、前記演算部は、前記第１負帰還出力および前記第２負帰還出力に基づいて前記磁気スケールと前記磁気センサとの相対位置を算出することを特徴とする。

本発明に係る磁気エンコーダにおいて、磁気センサでは、第１負帰還回路が磁界発生用第１コイルに磁界を発生させて第１感磁部が磁気スケールから受ける磁界をキャンセルさせ、第２負帰還回路が磁界発生用第２コイルに磁界を発生させて第２感磁部が磁気スケールから受ける磁界をキャンセルさせる。そして、演算部は、第１感磁部および第２感磁部において磁気スケールから受ける磁界をキャンセルするための条件（第１負帰還出力および第２負帰還出力）に基づいて磁気スケールと磁気センサとの相対位置を算出する。このため、第１感磁部および第２感磁部が常に磁気的に平衡な条件で、磁気スケールと磁気センサとの相対位置を算出することになる。それ故、磁気スケールと磁気センサとの相対位置の算出結果に第１感磁部および第２感磁部のヒステリシスや信号の非対称性が影響を及ぼしにくいので、磁気センサと磁気スケールとの相対位置を高い精度で得ることができる。

本発明において、前記第１感磁部は、第１検出コイルと、該第１検出コイルの内側に位置し、前記磁気スケールの磁極の奇数倍の長さを有する感磁部用第１コア部と、を備え、前記第２感磁部は、第２検出コイルと、該第２検出コイルの内側に位置し、前記磁気スケールの磁極の奇数倍の長さを有する感磁部用第２コア部と、を備えている構成を採用することができる。

本発明において、前記磁界発生用第１コイルは、前記第１感磁部に対して漏洩磁界を発生させる切り欠きが形成された磁界発生用第１コア部の周りに配置され、前記磁界発生用第２コイルは、前記第２感磁部に対して漏洩磁界を発生させる切り欠きが形成された磁界発生用第２コア部の周りに配置されている構成を採用することができる。

本発明において、前記感磁部用第１コア部および前記感磁部用第２コア部は、アモルファスの金属材料からなる構成を採用することができる。

本発明において、前記第１感磁部は、第１磁気抵抗素子を備え、前記第２感磁部は、第２磁気抵抗素子を備えている構成を採用してもよい。この場合、前記磁界発生用第１コイルおよび前記磁界発生用第２コイルは、薄膜コイルからなることが好ましい。かかる構成によれば、第１磁気抵抗素子、第２磁気抵抗素子、磁界発生用第１コイル、および磁界発生用第２コイルを同一基板上に形成することができる。

本発明に係る磁気エンコーダにおいて、演算部は、第１感磁部および第２感磁部において磁気スケールから受ける磁界をキャンセルするための条件（第１負帰還出力および第２負帰還出力）に基づいて磁気スケールと磁気センサとの相対位置を算出する。このため、演算部は、第１感磁部および第２感磁部が常に磁気的に平衡な条件で、磁気スケールと磁気センサとの相対位置を算出することになる。それ故、磁気スケールと磁気センサとの相対位置の算出結果に第１感磁部および第２感磁部のヒステリシスや信号の非対称性が影響を及ぼしにくいので、磁気センサと磁気スケールとの相対位置を高い精度で得ることができる。

本発明を適用した磁気エンコーダの概略構成図である。 本発明を適用した磁気エンコーダの原理を示す説明図である。 本発明を適用した磁気エンコーダの具体的構成例１の概略構成図である。 本発明を適用した磁気エンコーダの具体的構成例１で用いた第１感磁部等の詳細構成を示す説明図である。 本発明を適用した磁気エンコーダの具体的構成例１の動作を示す説明図である。 本発明を適用した磁気エンコーダの具体的構成例１の変形例の概略構成図である。 本発明を適用した磁気エンコーダの具体的構成例の概略構成図である。 感磁部の磁気特性を示す説明図である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した磁気エンコーダとして、磁気式のリニアエンコーダを中心に説明する。また、エンコーダにおいては、移動体および固定体のいずれに磁気スケールが配置されていてもよいが、以下の説明では、移動体に磁気スケールが配置されている場合を中心に説明する。

［磁気エンコーダの全体構成］
（磁気エンコーダ１の構成）
図１は、本発明を適用した磁気エンコーダ１の概略構成図である。図１に示す磁気エンコーダ１は、Ｎ極とＳ極とが交互に配置された永久磁石２０を備えた磁気スケール２と、磁気センサ１０と、磁気センサ１０での検出結果に基づいて磁気スケール２と磁気センサ１０との相対位置を算出する演算部９０とを有している。本形態においては、移動体に磁気スケール２が設けられ、固定体に磁気センサ１０が設けられている。

磁気センサ１０は、第１感磁部１１と、第１感磁部１１とは磁気スケール２における位相が９０°ずれた第２感磁部１２とを備えている。また、磁気センサ１０は、磁界発生用第１コイル３１と、第１感磁部１１からの第１出力Ｓ１に基づいて磁界発生用第１コイル３１に第１負帰還出力Ｓ６を供給して第１感磁部１１が磁気スケール２から受ける磁界をキャンセルさせる第１負帰還回路５１を有している。また、磁気センサ１０は、磁界発生用第２コイル３２と、第２感磁部２２からの第２出力Ｓ２に基づいて磁界発生用第２コイル３２に第２負帰還出力Ｓ７を供給して第２感磁部１２が磁気スケール２から受ける磁界をキャンセルさせる第２負帰還回路５２とを有しており、演算部９０は、第１負帰還出力Ｓ６および第２負帰還出力Ｓ７に基づいて磁気スケール２と磁気センサ１０との相対位置を算出する。

第１負帰還回路５１と演算部９０との間、および第２負帰還回路５２と演算部９０との間にはＡ／Ｄコンバータ７０が設けられている。また、第１負帰還回路５１とＡ／Ｄコンバータ７０との間には第１増幅回路６１が設けられ、第２負帰還回路５２とＡ／Ｄコンバータ７０との間には第２増幅回路６２が設けられている。

（エンコーダ１の動作）
図２は、本発明を適用した磁気エンコーダ１の原理を示す説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、第１感磁部および第２感磁部から出力される信号の説明図、およびかかる信号と電気角との関係を示す説明図である。

磁気エンコーダ１において、磁気スケール２が移動すると、図２（ａ）に示すように、第１感磁部１１および第２感磁部１２を通る磁極が変化する。このため、原理的には、磁気センサ１０において、第１感磁部１１からの第１出力Ｓ１は、ｓｉｎ波であり、第２感磁部１２からの第２出力Ｓ２は、ｃｏｓ波である。従って、演算部９０において、第１感磁部１１からの第１出力Ｓ１および第２感磁部１２からの第２出力Ｓ２に基づいて、逆正接（θ＝ｔａｎ^-1（Ｓ１／Ｓ２））を求めれば、磁気スケール２と磁気センサ１０との相対位置（位相角θ）を算出することができる。

但し、本形態では、第１感磁部１１および第２感磁部１２のヒステリシスや信号の非対称性の影響等を除去することを目的に以下の動作を採用している。まず、第１感磁部１１から第１出力Ｓ１が出力されると、第１出力Ｓ１は、第１負帰還回路５１にフィードバックされる。そして、第１負帰還回路５１は、第１感磁部１１が磁気スケール２から受ける磁界をキャンセルするような第１負帰還出力Ｓ６を磁界発生用第１コイル３１に印加する。また、第２感磁部１２から第２出力Ｓ２が出力されると、第２出力Ｓ２は、第２負帰還回路５２にフィードバックされる。そして、第２負帰還回路５２は、第２感磁部１２が磁気スケール２から受ける磁界をキャンセルするような第２負帰還出力Ｓ７を磁界発生用第２コイル３２に印加する。そして、磁気スケール２からの磁界に起因する第１出力Ｓ１がゼロになったときの第１負帰還出力Ｓ６、および磁気スケール２からの磁界に起因する第２出力Ｓ２がゼロになったときの第２負帰還出力Ｓ７は、第１増幅回路６１、第２負帰還回路５２およびＡ／Ｄコンバータ７０に入力される。ここで、第１負帰還出力Ｓ６は、磁気スケール２の移動に伴って変化し、図２（ａ）に示すようなｓｉｎ波である。また、第２負帰還出力Ｓ７は、磁気スケール２の移動に伴って変化し、図２（ａ）に示すようなｃｏｓ波である。従って、演算部９０において、第１負帰還回路５１からの第１負帰還出力Ｓ６、および第２負帰還回路５２からの第２負帰還出力Ｓ７に基づいて、逆正接（θ＝ｔａｎ^-1（Ｓ６／Ｓ７））を求め、磁気スケール２と磁気センサ１０との相対位置（位相角θ）を算出する。

（本形態の主な効果）
このように、本形態の磁気エンコーダ１において、演算部９０は、第１感磁部１１および第２感磁部１２において磁気スケール２から受ける磁界をキャンセルするための条件（第１負帰還出力Ｓ６および第２負帰還出力Ｓ７）に基づいて磁気スケール２と磁気センサ１０との相対位置を算出する。このため、演算部９０は、第１感磁部１１および第２感磁部１２が常に磁気的に平衡な条件で、磁気スケール２と磁気センサ１０との相対位置を算出することになる。それ故、磁気スケール２と磁気センサ１０との相対位置の算出結果に第１感磁部１１および第２感磁部１２のヒステリシスや信号の非対称性が影響を及ぼしにくいので、磁気センサ１０と磁気スケール２との相対位置を高い精度で得ることができる。

［具体的構成例１］
図３は、本発明を適用した磁気エンコーダ１の具体的構成例１の概略構成図であり、図３（ａ）、（ｂ）は、磁気エンコーダ１の要部の斜視図、および磁気エンコーダ１の要部から基板を省略した状態での斜視図である。図４は、本発明を適用した磁気エンコーダ１の具体的構成例１で用いた第１感磁部１１等の詳細構成を示す説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、第１感磁部１１等を拡大して示す斜視図、第１感磁部１１等のコア部の斜視図、および第１感磁部１１のコア部の分解斜視図である。図５は、本発明を適用した磁気エンコーダ１の具体的構成例１の動作を示す説明図である。なお、図３では、演算部９０の図示を省略してある。また、第２感磁部１２は、第１感磁部１１と同一の構成を有しているため、構成要素に対する符号の図示、およびそれらの詳細な説明を省略する。

図３に示すように、磁気エンコーダ１は、Ｎ極とＳ極とが交互に配置された永久磁石２０を備えた磁気スケール２と、磁気センサ１０とを有している。永久磁石２０において磁気センサ１０が位置する側とは反対側の面にはバックヨーク２１が接合されている。磁気センサ１０は、磁気スケール２側の端部に第１感磁部１１が一方面８１ａ側に設けられた第１基板８１と、磁気スケール２側の端部に第２感磁部１２が一方面８２ａ側に設けられた第２基板８２とを有しており、第１基板８１および第２基板８２は、磁気スケール２の延在方向で第１感磁部１１と第２感磁部１２とが磁気スケール２の位相が９０°ずれるように配置されている。本形態において、第２感磁部１２は、第１感磁部１１から磁気スケール２の延在方向で離間する位置に設けられている。なお、図１を参照して説明した第１負帰還回路５１は第１基板８１に構成され、図１を参照して説明した第２負帰還回路５２は第２基板８２に構成されている。

図３および図４に示すように、第１感磁部１１は、第１検出コイル１１１と、第１検出コイル１１１の内側に位置し、磁気スケール２の磁極（Ｓ極あるいはＮ極）の奇数倍の長さを有する感磁部用第１コア部１１２とを備えている。本形態において、感磁部用第１コア部１１２は、磁気スケール２の１極分と等しい長さを有している。

かかる第１感磁部１１を構成するにあたって、本形態では、磁気スケール２に沿って延在するアモルファス金属板からなる感磁部用第１コア部１１２と、感磁部用第１コア部１１２の両側に重ねて配置された樹脂製の板状ボビン１１３と、板状ボビン１１３の周りに巻回されたテープ（図示せず）とが用いられている。ここで、板状ボビン１１３は、感磁部用第１コア部１１２の長さ方向（磁気スケール２の延在方向）の両端部から張り出しており、かかる張り出し部分の外側に樹脂製のフランジ板１１５が接合されている。その結果、感磁部用第１コア部１１２が位置する部分は、フランジ板１１５によって長さ方向の両側が挟まれた凹部になるので、かかる凹部（感磁部用第１コア部１１２）の周りに第１検出コイル１１１が巻回されている。

なお、第２感磁部１２は、第１感磁部１１と同様な構成になっているので、説明を省略するが、第２感磁部１２は、第２検出コイル１２１と、第２検出コイル１２１の内側に位置し、磁気スケール２の磁極（Ｓ極あるいはＮ極）の奇数倍の長さを有する感磁部用第２コア部１２２とを備えている。

また、第１基板８１において、第１感磁部１１に対して磁気スケール２とは反対側には、磁界発生用第１コイル３１が設けられている。本形態において、第１基板８１において、第１感磁部１１に対して磁気スケール２とは反対側には、磁界発生用第１コイル３１より大きな開口部８１０が形成されており、磁界発生用第１コイル３１は、一部が開口部８１０の内側に位置するように設けられている。

また、磁界発生用第１コイル３１は、第１感磁部１１に対して漏洩磁界を発生させる切り欠き７１０が形成された磁界発生用第１コア部７１の周りに配置されている。より具体的には、磁界発生用第１コア部７１は、開口部８１０に対して重なる位置で磁気スケール２の延在方向と平行に延在する板状の第１部分７１１と、第１部分７１１の両端から第１感磁部１１に向けて延在する板状の第２部分７１２、７１３と、第２部分７１２、７１３からさらに第１感磁部１１に向けて延在する板状の第３部分７１４、７１５とを有しており、第１部分７１１の周りに磁界発生用第１コイル３１が巻回されている。また、第３部分７１４、７１５は、第１感磁部１１に接近するに伴って内側に湾曲し、第３部分７１４、７１５において第１感磁部１１の近傍に位置する端部７１４ａ、７１５ａは切り欠き７１０を介して並列している。

このように構成した磁界発生用第１コア部７１は、第１部分７１１に磁界発生用第１コイル３１が巻回された状態で第１基板８１の一方面８１ａに固定されており、その結果、磁界発生用第１コイル３１は、一部が開口部８１０の内側に位置し、第１基板８１の他方面８１ｂ側に一部が突出している。また、磁界発生用第１コア部７１の第１部分７１１に磁界発生用第１コイル３１を巻回するにあたっては、第１部分７１１の両面に重ねられた樹脂製の板状ボビン（図示せず）と、板状ボビンの周りに巻回されたテープ（図示せず）とが用いられている。また、板状ボビンの両側にはフランジ７１８、７１９が設けられており、フランジ７１８、７１９に挟まれた箇所に磁界発生用第１コイル３１が巻回されている。

第２基板８２は、第２感磁部１２に対して磁気スケール２とは反対側には、開口部８２０から一部が第１基板８１の他方面８１ｂ側に突出するように磁界発生用第２コイル３２が設けられている等、第１基板８１と同様である。このため、詳細な説明を省略するが、磁界発生用第２コイル３２も、磁界発生用第１コイル３１と同様、第２感磁部１２に対して漏洩磁界を発生させる切り欠き７２０が形成された磁界発生用第２コア部７２の周りに配置されている。

なお、本例では、磁界発生用第１コイル３１および磁界発生用第２コイル３２として、磁界発生用第１コア部７１および磁界発生用第２コア部７２にコイル線が巻回された構成のものを用いたが、磁界発生用第１コア部７１および磁界発生用第２コア部７２の周りに形成された導電性の薄膜によって、磁界発生用第１コイル３１および磁界発生用第２コイル３２を構成してもよい。また、第１検出コイル１１１および第２検出コイル１２１として、感磁部用第１コア部１１２および感磁部用第２コア部１２２にコイル線が巻回された構成のものを用いたが、感磁部用第１コア部１１２および感磁部用第２コア部１２２の周りに形成された導電性の薄膜によって、第１検出コイル１１１および第２検出コイル１２１を構成してもよい。

このように構成した磁気エンコーダ１では、図１および図５に示すように、第１感磁部１１から第１出力Ｓ１が出力されると、第１出力Ｓ１は、第１負帰還回路５１にフィードバックされる。そして、第１負帰還回路５１は、第１感磁部１１が磁気スケール２から受ける磁界をキャンセルするような第１負帰還出力Ｓ６を磁界発生用第１コイル３１に印加し、キャンセル磁界を発生させる。また、第２感磁部１２から第２出力Ｓ２が出力されると、第２出力Ｓ２は、第２負帰還回路５２にフィードバックされる。そして、第２負帰還回路５２は、第２感磁部１２が磁気スケール２から受ける磁界をキャンセルするような第２負帰還出力Ｓ７を磁界発生用第２コイル３２に印加し、キャンセル磁界を発生させる。そして、磁界発生用第１コア部７１の切り欠き７１０からの漏洩磁界、および磁界発生用第２コア部７２の切り欠き７２０からの漏洩磁界によって、第１感磁部１１からの第１出力Ｓ１がゼロになったときの第１負帰還出力Ｓ６、および第２感磁部１２からの第２出力Ｓ２がゼロになったときの第２負帰還出力Ｓ７が、第１増幅回路６１、第２負帰還回路５２およびＡ／Ｄコンバータ７０に入力される。それ故、演算部９０において、第１負帰還回路５１からの第１負帰還出力Ｓ６、および第２負帰還回路５２からの第２負帰還出力Ｓ７に基づいて、逆正接（θ＝ｔａｎ^-1（Ｓ６／Ｓ７））を求め、磁気スケール２と磁気センサ１０との相対位置（位相角θ）を算出することができる。

［具体的構成例１の変形例］
図６は、本発明を適用した磁気エンコーダ１の具体的構成例１の変形例の概略構成図である。図３〜図５を参照して説明した構成例では、第１感磁部１１と第２感磁部１２とが、磁気スケール２の延在方向で離間するように配置されていたが、図６に示すように、第１感磁部１１を備えた第１基板８１と、第２感磁部１２を備えた第２基板８２が、磁気スケール２の延在方向に対して一部が重なるように配置されていてもよい。この場合でも、第１基板８１および第２基板８２は、磁気スケール２の延在方向で第１感磁部１１と第２感磁部１２とが磁気スケール２の位相が９０°ずれるように配置されている。その他の構成は実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。

［具体的構成例２］
図７は、本発明を適用した磁気エンコーダ１の具体的構成例２の概略構成図であり、図７（ａ）、（ｂ）は、磁気エンコーダ１の要部の斜視図、および磁気抵抗素子の構成を示す説明図である。

図７に示すように、磁気エンコーダ１は、Ｎ極とＳ極とが交互に配置された永久磁石２０を備えた磁気スケール２と、磁気センサ１０とを有している。永久磁石２０において磁気センサ１０が位置する側とは反対側の面にはバックヨーク２１が接合されている。磁気センサ１０は、素子基板１５を有しており、素子基板１５において、磁気スケール２と対向する面には、第１感磁部１１を構成する２つの第１磁気抵抗素子１６、１７、第２感磁部１２を構成する２つの第２磁気抵抗素子１８、１９とが形成されており、第１感磁部１１（第１磁気抵抗素子１６、１７）と、第２感磁部１２（第２磁気抵抗素子１８、１９）とは、磁気スケール２の延在方向で磁気スケール２の位相が９０°ずれている。

より具体的には、磁気スケール２には、Ｎ極とＳ極がピッチＰで交互に配列されており、磁気センサ１０には、第１磁気抵抗素子１６、１７および第２磁気抵抗素子１８、１９とが、隣の磁気抵抗素子とのピッチがＰ／４の間隔となるように、互いに並列配置されている。かかる第１磁気抵抗素子１６、１７および第２磁気抵抗素子１８、１９は、一方の端子には、バイアス電圧源（図示せず）が接続されており、第１磁気抵抗素子１６、１７および第２磁気抵抗素子１８、１９の他方の端子からは、＋ａ相信号、−ａ相信号、＋ｂ相信号、および−ｂ相信号が各々出力されることになる。ここで、＋ａ相信号および−ａ相信号は、第１感磁部１１からの第１出力Ｓ１に相当し、＋ｂ相信号および−ｂ相信号は、第２感磁部１２からの第２出力Ｓ２に相当する。

このように構成した磁気センサ１０においても、＋ａ相信号と−ａ相信号との差に相当する信号と、＋ｂ相信号と−ｂ相信号との差に相当する信号を用いれば、磁気スケール２と磁気センサ１０との相対位置（位相角θ）を算出することができる。但し、本形態では、図７（ｂ）に模式的に示すように、第１感磁部１１に対しては磁界発生用第１コイル３１が設けられ、第２感磁部１２に対しては磁界発生用第２コイル３２が設けられている。磁界発生用第１コイル３１および磁界発生用第２コイル３２は、図４等を参照して説明した構成を採用できるが、本形態において、磁界発生用第１コイル３１および磁界発生用第２コイル３２は、素子基板１５に形成された薄膜コイルからなる。

本形態では、第１磁気抵抗素子１６、１７の各々に磁界発生用第１コイル３１（磁界発生用第１コイル３１１、３１２）が設けられ、第２磁気抵抗素子１８、１９の各々に磁界発生用第２コイル３２（磁界発生用第２コイル３２１、３２２）が設けられている。また、第１磁気抵抗素子１６、１７の各々に、図１を参照して説明した第１負帰還回路５１（第１負帰還回路５１１、５１２）が設けられ、第２磁気抵抗素子１８、１９の各々に、図１を参照して説明した第２負帰還回路５２（第２負帰還回路５２１、５２２）が設けられている。

このように構成した磁気エンコーダ１では、第１感磁部１１の第１磁気抵抗素子１６から＋ａ相信号（第１出力Ｓ１）が出力されると、＋ａ相信号は、第１負帰還回路５１１（第１負帰還回路５１）にフィードバックされる。そして、第１負帰還回路５１１は、第１磁気抵抗素子１６が磁気スケール２から受ける磁界をキャンセルするような第１負帰還出力Ｓ６１（第１負帰還出力Ｓ６）を磁界発生用第１コイル３１１（磁界発生用第１コイル３１）に印加し、キャンセル磁界を発生させる。また、第１感磁部１１の第１磁気抵抗素子１７から−ａ相信号（第１出力Ｓ１）が出力されると、−ａ相信号は、第１負帰還回路５１２（第１負帰還回路５１）にフィードバックされる。そして、第１負帰還回路５１２は、第１磁気抵抗素子１７が磁気スケール２から受ける磁界をキャンセルするような第１負帰還出力Ｓ６２（第１負帰還出力Ｓ６）を磁界発生用第１コイル３１２（磁界発生用第１コイル３１）に印加し、キャンセル磁界を発生させる。

同様に、第２感磁部１２の第２磁気抵抗素子１８から＋ｂ相信号（第２出力Ｓ２）が出力されると、＋ｂ相信号は、第２負帰還回路５２１（第２負帰還回路５２）にフィードバックされる。そして、第２負帰還回路５２１は、第２磁気抵抗素子１８が磁気スケール２から受ける磁界をキャンセルするような第２負帰還出力Ｓ７１（第２負帰還出力Ｓ７）を磁界発生用第２コイル３２１（磁界発生用第２コイル３２）に印加し、キャンセル磁界を発生させる。また、第２感磁部１２の第２磁気抵抗素子１９から−ｂ相信号（第２出力Ｓ２）が出力されると、−ｂ相信号は、第２負帰還回路５２２（第２負帰還回路５２）にフィードバックされる。そして、第２負帰還回路５２２は、第２磁気抵抗素子１９が磁気スケール２から受ける磁界をキャンセルするような第２負帰還出力Ｓ７２（第２負帰還出力Ｓ７）を磁界発生用第２コイル３２２（磁界発生用第２コイル３２）に印加し、キャンセル磁界を発生させる。

それ故、演算部９０において、第１負帰還回路５１からの第１負帰還出力Ｓ６、および第２負帰還回路５２からの第２負帰還出力Ｓ７に基づいて、磁気スケール２と磁気センサ１０との相対位置（位相角θ）を算出することができる。具体的には、演算部９０において、第１負帰還回路５１１からの第１負帰還出力Ｓ６１と第１負帰還回路５１２からの第１負帰還出力Ｓ６２との和を第１負帰還出力Ｓ６とし、第２負帰還回路５２１からの第２負帰還出力Ｓ７１と第２負帰還回路５２２からの第２負帰還出力Ｓ７２との和を第２負帰還出力Ｓ７として、逆正接（θ＝ｔａｎ^-1（Ｓ６／Ｓ７））を求め、磁気スケール２と磁気センサ１０との相対位置（位相角θ）を算出する。

［他の実施の形態］
上記実施の形態では、磁気エンコーダ１をリニアエンコーダとして構成したが、磁気エンコーダ１をロータリエンコーダとして構成してもよい。

１・・磁気エンコーダ
２・・磁気スケール
１０・・磁気センサ
２０・・永久磁石
１１・・第１感磁部
１２・・第２感磁部
１６、１７・・第１磁気抵抗素子（第１感磁部）
１８、１９・・第２磁気抵抗素子（第２感磁部）
３１、３１１、３１２・・磁界発生用第１コイル
３２、３２１、３２２・・磁界発生用第２コイル
５１、５１１、５１２・・第１負帰還回路
５２、５２１、５２２・・第２負帰還回路
７１・・磁界発生用第１コア部
７２・・磁界発生用第２コア部
８１・・第１基板
９０・・演算部
７１０・・切り欠き
７２０・・切り欠き

Claims (6)

1. Ｎ極とＳ極とが交互に配置された永久磁石を備えた磁気スケールと、
   第１感磁部および該第１感磁部とは前記磁気スケールにおける位相が９０°ずれた第２感磁部を備えた磁気センサと、
   前記磁気スケールと前記磁気センサとの相対位置を算出する演算部と、
   を有し、
   前記磁気センサは、磁界発生用第１コイルと、前記第１感磁部からの第１出力に基づいて前記磁界発生用第１コイルに第１負帰還出力を供給して前記第１感磁部が前記磁気スケールから受ける磁界をキャンセルさせる第１負帰還回路と、磁界発生用第２コイルと、前記第２感磁部からの第２出力に基づいて前記磁界発生用第２コイルに第２負帰還出力を供給して前記第２感磁部が前記磁気スケールから受ける磁界をキャンセルさせる第２負帰還回路と、を有し、
   前記演算部は、前記第１負帰還出力および前記第２負帰還出力に基づいて前記磁気スケールと前記磁気センサとの相対位置を算出することを特徴とする磁気エンコーダ。
2. 前記第１感磁部は、第１検出コイルと、該第１検出コイルの内側に位置し、前記磁気スケールの磁極の奇数倍の長さを有する感磁部用第１コア部と、を備え、
   前記第２感磁部は、第２検出コイルと、該第２検出コイルの内側に位置し、前記磁気スケールの磁極の奇数倍の長さを有する感磁部用第２コア部と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の磁気エンコーダ。
3. 前記磁界発生用第１コイルは、前記第１感磁部に対して漏洩磁界を発生させる切り欠きが形成された磁界発生用第１コア部の周りに配置され、
   前記磁界発生用第２コイルは、前記第２感磁部に対して漏洩磁界を発生させる切り欠きが形成された磁界発生用第２コア部の周りに配置されていることを特徴とする請求項２に記載の磁気エンコーダ。
4. 前記感磁部用第１コア部および前記感磁部用第２コア部は、アモルファスの金属材料からなることを特徴とする請求項２または３に記載の磁気エンコーダ。
5. 前記第１感磁部は、第１磁気抵抗素子を備え、
   前記第２感磁部は、第２磁気抵抗素子を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気エンコーダ。
6. 前記磁界発生用第１コイルおよび前記磁界発生用第２コイルは、薄膜コイルからなることを特徴とする請求項５に記載の磁気エンコーダ。

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