JP2767281B2 - 磁気センサ - Google Patents
磁気センサInfo
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- JP2767281B2 JP2767281B2 JP1124133A JP12413389A JP2767281B2 JP 2767281 B2 JP2767281 B2 JP 2767281B2 JP 1124133 A JP1124133 A JP 1124133A JP 12413389 A JP12413389 A JP 12413389A JP 2767281 B2 JP2767281 B2 JP 2767281B2
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- Japan
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- magnetic
- terminal
- pitch
- series
- magnetic field
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 （１）発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は磁気センサに係り、特に電動機等の回転子の
位置又は速度等の検出に使用される磁気エンコーダに利
用される磁気センサに関するものである。
位置又は速度等の検出に使用される磁気エンコーダに利
用される磁気センサに関するものである。
［従来の技術］ 第３図は従来より実施されている磁気エンコーダの概
念を示すもので、（ａ）は回転軸１に固着された磁気ド
ラム２と該磁気ドラム２の外周と空隙を介して対向配設
された磁気センサ３との関係を示す斜視図、（ｂ）は磁
気ドラム２の磁気記録と磁気センサ３に設けられた複数
のMR素子R1〜R4の夫々の配設ピッチの関係を示す展開
図、（ｃ）は磁気センサ３の４個のMR素子R1〜R4をブリ
ッジに組み磁気ドラム２の回転を検出する電気回路であ
る。
念を示すもので、（ａ）は回転軸１に固着された磁気ド
ラム２と該磁気ドラム２の外周と空隙を介して対向配設
された磁気センサ３との関係を示す斜視図、（ｂ）は磁
気ドラム２の磁気記録と磁気センサ３に設けられた複数
のMR素子R1〜R4の夫々の配設ピッチの関係を示す展開
図、（ｃ）は磁気センサ３の４個のMR素子R1〜R4をブリ
ッジに組み磁気ドラム２の回転を検出する電気回路であ
る。
第３図に示した磁気エンコーダの動作概要を第４図
（ａ）により説明する。
（ａ）により説明する。
第４図（ａ）において（イ）MRはMR素子の入力磁界Ｈ
と抵抗Ｒとの関係を示す特性曲線、（ロ）MHは磁気ドラ
ム２の磁界Ｈの変化を示す曲線でsinθに比例するもの
とする、MHの変化によりMRの抵抗変化は、（ハ）R1,R2
のようになり、第３図（ｃ）に示した電気回路において
出力端子ａの電圧は（ニ）のような曲線で表され、磁気
ドラムの磁気記録の周期の２倍の周期で変化する電圧が
出力し、この出力電圧の周期の逆数が磁気ドラムの回転
速度に比例するので、磁気ドラムを固着した回転軸の速
度を検出できる。
と抵抗Ｒとの関係を示す特性曲線、（ロ）MHは磁気ドラ
ム２の磁界Ｈの変化を示す曲線でsinθに比例するもの
とする、MHの変化によりMRの抵抗変化は、（ハ）R1,R2
のようになり、第３図（ｃ）に示した電気回路において
出力端子ａの電圧は（ニ）のような曲線で表され、磁気
ドラムの磁気記録の周期の２倍の周期で変化する電圧が
出力し、この出力電圧の周期の逆数が磁気ドラムの回転
速度に比例するので、磁気ドラムを固着した回転軸の速
度を検出できる。
［発明が解決しようとする課題］ ところが第４図（ａ）に示した磁気エンコーダの出力
電圧は理論的にはMR素子に作用する磁界がsinに比例す
るものであると、同じようにsinとなるはずであるが、
種々の原因により正しいsinとはならず多くの高調波を
含んだ歪波形となっている。
電圧は理論的にはMR素子に作用する磁界がsinに比例す
るものであると、同じようにsinとなるはずであるが、
種々の原因により正しいsinとはならず多くの高調波を
含んだ歪波形となっている。
この歪波形を発生させる原因の一つとしてMR素子に作
用する磁界がsinでなく高調波を含んでいることによる
もので、特に第３高調波の影響が大きく第４図（ｂ）に
示すような関係で、基本波V1に第３高調波V3が重畳しV0
のような波形をとなっている。
用する磁界がsinでなく高調波を含んでいることによる
もので、特に第３高調波の影響が大きく第４図（ｂ）に
示すような関係で、基本波V1に第３高調波V3が重畳しV0
のような波形をとなっている。
又第２の原因として磁気エンコーダは多くの実施例に
おいて電動機、特に永久磁石を界磁に使用したサーボモ
ータに直結して使用される場合が多く、サーボモータの
永久磁石からの漏れ磁界が、磁気センサのMR素子に体し
バイアス磁界として作用する。
おいて電動機、特に永久磁石を界磁に使用したサーボモ
ータに直結して使用される場合が多く、サーボモータの
永久磁石からの漏れ磁界が、磁気センサのMR素子に体し
バイアス磁界として作用する。
即ち磁気エンコーダの磁気ドラムの磁気記録のピッチ
は極めて細かいのに対し、サーボモータの永久磁石の磁
界のピッチは大きいので漏れ磁界の極性は実質的に一方
の極性のみである見て良くバイアス磁界として作用する
ものと考えられる。
は極めて細かいのに対し、サーボモータの永久磁石の磁
界のピッチは大きいので漏れ磁界の極性は実質的に一方
の極性のみである見て良くバイアス磁界として作用する
ものと考えられる。
其の結果第４図（ｃ）に示すように（イ）MR素子の抵
抗特性に対し（ロ）の作用磁界Ｈが、磁気ドラムの磁界
MHの上に＋方向のバイアス磁界Hbが加えられるので、中
心に対し＋−で非対称となるからMR素子R1,R2の抵抗変
化が（ハ）のように１サイクル毎に振幅の大小が繰返し
出現するようになり、出力電圧（ニ）も振幅の変化が大
小が繰返し出現し、しかも波形のピッチが磁気記録のピ
ッチに対し＋−の変化を生ずる。
抗特性に対し（ロ）の作用磁界Ｈが、磁気ドラムの磁界
MHの上に＋方向のバイアス磁界Hbが加えられるので、中
心に対し＋−で非対称となるからMR素子R1,R2の抵抗変
化が（ハ）のように１サイクル毎に振幅の大小が繰返し
出現するようになり、出力電圧（ニ）も振幅の変化が大
小が繰返し出現し、しかも波形のピッチが磁気記録のピ
ッチに対し＋−の変化を生ずる。
そこで本発明者は第１の歪波形の原因である第３高調
波による問題を解決する手段を発明し、特願昭62−2103
39号に開示し、又第２の原因を解決できる作用を備えた
MR素子の配列を発明し、特願平１−051891号に夫々開示
した。
波による問題を解決する手段を発明し、特願昭62−2103
39号に開示し、又第２の原因を解決できる作用を備えた
MR素子の配列を発明し、特願平１−051891号に夫々開示
した。
前記の先願は夫々単独の原因については解決できる
が、両方の原因が同時に作用する場合は両方を同時に解
決できないという問題が残されていた。
が、両方の原因が同時に作用する場合は両方を同時に解
決できないという問題が残されていた。
本発明は磁界の第３高調波による波形歪と、外部より
作用する直流磁界による波形歪の両方を低減できる磁気
センサを得るのを目的とする。
作用する直流磁界による波形歪の両方を低減できる磁気
センサを得るのを目的とする。
（２）発明の構成 ［課題を解決するための手段］ 本発明においては磁気センサを構成するMR素子の配置
を、磁気センサと対向して配設されて磁気エンコーダを
構成する移動体（磁気ドラム）に設けられた磁気記録の
配設ピッチ２πに対し、1/9のピッチで３個のMR単素子
を１回半折り返しの形に接続した単位のMR素子を、前記
磁気記録の配設ピッチ２πの1/2のピッチで複数個を順
次配列し、前記単位のMR素子の端から１番目と３番目と
を直列に接続し、１番目の一端を６番目の端子に、３番
目の一端を１番目の端子に夫々接続し、２番目と４番目
とを直列に接続し、２番目の一端を１番目の端子に、４
番目の一端を２番目の端子に夫々接続し、５番目と７番
目とを直列に接続し、５番目の一端を３番目の端子に７
番目の一端を４番目の端子に夫々接続し、６番目と８番
目とを直列に接続し、６番目の一端を４番目の端子に、
８番目の一端を５番目の端子に夫々接続する構成により
達成する。
を、磁気センサと対向して配設されて磁気エンコーダを
構成する移動体（磁気ドラム）に設けられた磁気記録の
配設ピッチ２πに対し、1/9のピッチで３個のMR単素子
を１回半折り返しの形に接続した単位のMR素子を、前記
磁気記録の配設ピッチ２πの1/2のピッチで複数個を順
次配列し、前記単位のMR素子の端から１番目と３番目と
を直列に接続し、１番目の一端を６番目の端子に、３番
目の一端を１番目の端子に夫々接続し、２番目と４番目
とを直列に接続し、２番目の一端を１番目の端子に、４
番目の一端を２番目の端子に夫々接続し、５番目と７番
目とを直列に接続し、５番目の一端を３番目の端子に７
番目の一端を４番目の端子に夫々接続し、６番目と８番
目とを直列に接続し、６番目の一端を４番目の端子に、
８番目の一端を５番目の端子に夫々接続する構成により
達成する。
［作用］ 本発明になる磁気センサにおけるMR素子の配置は、３
個のMR単素子を磁気記録の配設ピッチ２πの1/9ピッチ
で１回半折り返しの形に接続した単位のMR素子が先願の
特願昭62−210339号で開示したように磁界の第３高調波
成分の影響を打ち消すように作用し、前記単位のMR素子
を磁気記録の配設ピッチ２πの1/2ピッチで順次配列
し、１個飛びの間隔で直列に接続した構成であるから、
直列に接続された２個の単位のMR素子は夫々１ピッチ離
れた位置の磁界の作用を受けることになるので、両者に
作用する磁気記録の磁界の極性が反対となり、外部の直
流磁界に因る磁界の作用が＋−で打ち消され、外部直流
磁界に因る波形歪の原因を除くことができるから、第３
高調波及び外部直流磁界の影響を共に減少させる作用が
ある。
個のMR単素子を磁気記録の配設ピッチ２πの1/9ピッチ
で１回半折り返しの形に接続した単位のMR素子が先願の
特願昭62−210339号で開示したように磁界の第３高調波
成分の影響を打ち消すように作用し、前記単位のMR素子
を磁気記録の配設ピッチ２πの1/2ピッチで順次配列
し、１個飛びの間隔で直列に接続した構成であるから、
直列に接続された２個の単位のMR素子は夫々１ピッチ離
れた位置の磁界の作用を受けることになるので、両者に
作用する磁気記録の磁界の極性が反対となり、外部の直
流磁界に因る磁界の作用が＋−で打ち消され、外部直流
磁界に因る波形歪の原因を除くことができるから、第３
高調波及び外部直流磁界の影響を共に減少させる作用が
ある。
［実施例］ 第１図は本発明を実施した磁気センサのMR素子の配置
を示した平面図（ａ）と、磁気記録との関係を示した展
開図（ｂ）と、単位MR素子の詳細図（ｃ）と、電気回路
図（ｄ）である。
を示した平面図（ａ）と、磁気記録との関係を示した展
開図（ｂ）と、単位MR素子の詳細図（ｃ）と、電気回路
図（ｄ）である。
（ａ）図においてガラス等の絶縁基板５の上にパーマ
ロイ等の磁気異方性を有する磁性体の薄膜で形成した単
位のMR素子R11〜R42を一定ピッチで配設し、各単位のMR
素子と外部接続端子６−１〜６−６との間を導体４で接
続し構成してある。単位のMR素子は（ｃ）の詳細図に示
すように３個のMR単素子R0を、磁気記録の配設ピッチ２
πの1/9のピッチで配設し１回半折り返しの形と成るよ
うに接続して形成してあり、この単位のMR素子を（ｂ）
図に示す展開図のように磁気記録のピッチ２πの1/2の
ピッチで順次配列し、各単位のMR素子にR11〜R42と符号
を付け、R11とR12とを直列に接続してR11の一端を端子
６−１に、R12の一端を端子６−６に夫々接続し、R31と
R32とを直列に接続してR31の一端を端子６−１に、R32
の一端を端子６−２に夫々接続し、R41とR42とを直列に
接続し、R41の一端を端子６−３に、R42の一端を端子６
−４に夫々接続し、R22とR21とを直列に接続し、R22の
一端を端子６−４に、R21の一端を端子６−５に夫々接
続してあり、各単位のMR素子R11〜R42を（ｄ）図のよう
に接続してブリッジを形成する。
ロイ等の磁気異方性を有する磁性体の薄膜で形成した単
位のMR素子R11〜R42を一定ピッチで配設し、各単位のMR
素子と外部接続端子６−１〜６−６との間を導体４で接
続し構成してある。単位のMR素子は（ｃ）の詳細図に示
すように３個のMR単素子R0を、磁気記録の配設ピッチ２
πの1/9のピッチで配設し１回半折り返しの形と成るよ
うに接続して形成してあり、この単位のMR素子を（ｂ）
図に示す展開図のように磁気記録のピッチ２πの1/2の
ピッチで順次配列し、各単位のMR素子にR11〜R42と符号
を付け、R11とR12とを直列に接続してR11の一端を端子
６−１に、R12の一端を端子６−６に夫々接続し、R31と
R32とを直列に接続してR31の一端を端子６−１に、R32
の一端を端子６−２に夫々接続し、R41とR42とを直列に
接続し、R41の一端を端子６−３に、R42の一端を端子６
−４に夫々接続し、R22とR21とを直列に接続し、R22の
一端を端子６−４に、R21の一端を端子６−５に夫々接
続してあり、各単位のMR素子R11〜R42を（ｄ）図のよう
に接続してブリッジを形成する。
（ｄ）図に示すブリッジの各辺を構成するR11R12直列
回路、R31R32直列回路、R41R42直列回路、及びR21R22直
列回路において、夫々の２個の単位のMR素子は（ｂ）図
の展開図に示すように対向する磁気記録の配設ピッチ２
πの１ピッチ離れて配設されているから、磁気記録の磁
界より作用する磁界の極性は反対であり、一方外部から
作用する直流磁界の極性は同じ極性であるから、各辺を
構成する２個の単位のMR素子に作用する外部直流磁界の
影響は、一方の単位ののMR素子に置いては＋の影響を与
え、他方の単位のMR素子に対しては−の影響を与えるこ
とと成り、この影響の大きさは＋−略同じとなるので外
部直流磁界の影響を打消すことができる。
回路、R31R32直列回路、R41R42直列回路、及びR21R22直
列回路において、夫々の２個の単位のMR素子は（ｂ）図
の展開図に示すように対向する磁気記録の配設ピッチ２
πの１ピッチ離れて配設されているから、磁気記録の磁
界より作用する磁界の極性は反対であり、一方外部から
作用する直流磁界の極性は同じ極性であるから、各辺を
構成する２個の単位のMR素子に作用する外部直流磁界の
影響は、一方の単位ののMR素子に置いては＋の影響を与
え、他方の単位のMR素子に対しては−の影響を与えるこ
とと成り、この影響の大きさは＋−略同じとなるので外
部直流磁界の影響を打消すことができる。
又、（ｃ）図に示した単位のMR素子の配置は先願の特
願昭62−210339号に開示してあるように磁気記録の配設
ピッチ２πの1/9のピッチで配設された３個のMR単素子R
0を１回半折り返しの形と成るように接続してあるの
で、３個の各MR単素子R0に作用する磁界の変化は夫々1/
9ピッチずれて作用することとなり、作用する磁界の第
３高調波分の和が零と成るから出力電圧が基本波成分の
みとなる。
願昭62−210339号に開示してあるように磁気記録の配設
ピッチ２πの1/9のピッチで配設された３個のMR単素子R
0を１回半折り返しの形と成るように接続してあるの
で、３個の各MR単素子R0に作用する磁界の変化は夫々1/
9ピッチずれて作用することとなり、作用する磁界の第
３高調波分の和が零と成るから出力電圧が基本波成分の
みとなる。
従って本発明になる磁気センサは、第３高調波を除去
するようにMR単素子R0を配置した単位のMR素子を、外部
直流磁界の作用を打ち消すように２個の単位のMR素子を
直列に接続して各単位のMR素子を夫々磁気記録の１ピッ
チ離れた位置に配置して、反対の極性の磁界を受けるよ
うに構成することにより、第３高調波と外部直流磁界の
両方の影響を除去することができる。
するようにMR単素子R0を配置した単位のMR素子を、外部
直流磁界の作用を打ち消すように２個の単位のMR素子を
直列に接続して各単位のMR素子を夫々磁気記録の１ピッ
チ離れた位置に配置して、反対の極性の磁界を受けるよ
うに構成することにより、第３高調波と外部直流磁界の
両方の影響を除去することができる。
次に第２の実施例として第２図に示すように、第１図
に示した単位のMR素子R11〜R42を配置した第１のMR素子
群と、同じ配置の第２のMR素子群を磁気記録の配設ピッ
チ２πの、1/4のピッチ離れた位置に配設することによ
り電気的に90度の位相差を有するＡ相とＢ相の出力が得
られる磁気センサを構成できる。
に示した単位のMR素子R11〜R42を配置した第１のMR素子
群と、同じ配置の第２のMR素子群を磁気記録の配設ピッ
チ２πの、1/4のピッチ離れた位置に配設することによ
り電気的に90度の位相差を有するＡ相とＢ相の出力が得
られる磁気センサを構成できる。
［発明の効果］ 本発明になる磁気センサは前記のような構成であるか
ら、作用する磁気記録の磁界中に含まれる第３高調波成
分に因る波形歪と、外部直流磁界に因る波形歪とを共に
除去できる効果が有り波形歪が少ない磁気エンコーダを
構成できるという効果がある。
ら、作用する磁気記録の磁界中に含まれる第３高調波成
分に因る波形歪と、外部直流磁界に因る波形歪とを共に
除去できる効果が有り波形歪が少ない磁気エンコーダを
構成できるという効果がある。
第１図は本発明になる磁気センサの平面図（ａ）と、対
向する磁気記録と単位のMR素子の配置を示す展開図
（ｂ）と、単位のMR素子の構成を示す詳細図（ｃ）と、
電気回路図（ｄ）であり、第２図は第２の実施例のMR素
子の配置を示す展開図、第３図は従来より実施されてい
る磁気エンコーダの概念を示す図（ａ）と、磁気記録と
MR素子の配置を示す展開図（ｂ）と、電気回路図（ｃ）
であり、第４図は第３図に示された磁気エンコーダの動
作の説明図（ａ）と、第３高調波の説明図（ｂ）と、外
部直流磁界に因る波形歪の説明図（ｃ）である。 符号の説明 １……回転軸,2……磁気ドラム,3……磁気センサ,4……
導体,5……絶縁基板,6−１〜６−６……端子,R1〜R4…
…MR素子,R0……MR単素子,R11〜R82……単位のMR素子。
向する磁気記録と単位のMR素子の配置を示す展開図
（ｂ）と、単位のMR素子の構成を示す詳細図（ｃ）と、
電気回路図（ｄ）であり、第２図は第２の実施例のMR素
子の配置を示す展開図、第３図は従来より実施されてい
る磁気エンコーダの概念を示す図（ａ）と、磁気記録と
MR素子の配置を示す展開図（ｂ）と、電気回路図（ｃ）
であり、第４図は第３図に示された磁気エンコーダの動
作の説明図（ａ）と、第３高調波の説明図（ｂ）と、外
部直流磁界に因る波形歪の説明図（ｃ）である。 符号の説明 １……回転軸,2……磁気ドラム,3……磁気センサ,4……
導体,5……絶縁基板,6−１〜６−６……端子,R1〜R4…
…MR素子,R0……MR単素子,R11〜R82……単位のMR素子。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 43/02 G01D 5/245 G01R 33/09
Claims (2)
- 【請求項１】強磁性体の薄膜で形成され、其の電気抵抗
が磁界の強さで変化する磁気抵抗効果素子（以下MR素子
と呼ぶ）で形成された磁気センサにおいて、この磁気セ
ンサと対向して配設されて位置検出装置（磁気エンコー
ダ）を構成する移動体に設けられた複数個の繰返し磁気
記録の配設ピッチ２πに対し、1/9のピッチで３個のMR
単素子を１回半折り返しの形に接続した単位のMR素子
を、前記磁気記録の配設ピッチ２πの1/2のピッチで複
数個を順次配列し、前記単位のMR素子の端から１番目と
３番目とを直列に接続し、１番目の一端を６番目の端子
に、３番目の一端を１番目の端子に夫々接続し、２番目
と４番目とを直列に接続し、２番目の一端を１番目の端
子に、４番目の一端を２番目の端子に夫々接続し、５番
目と７番目とを直列に接続し５番目の一端を３番目の端
子に、７番目の一端を４番目の端子に夫々接続し、６番
目と８番目とを直列に接続し、６番目の一端を４番目の
端子に、８番目の一端を５番目の端子に夫々接続した構
造を特徴とする磁気センサ。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載された構造の
MR素子群２組みが、対向する磁気記録の配設ピッチ２π
の1/4ピッチ分、移動方向に離れた位置に設けられてい
ることを特徴とする磁気センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1124133A JP2767281B2 (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 磁気センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1124133A JP2767281B2 (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 磁気センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02304988A JPH02304988A (ja) | 1990-12-18 |
| JP2767281B2 true JP2767281B2 (ja) | 1998-06-18 |
Family
ID=14877740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1124133A Expired - Lifetime JP2767281B2 (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 磁気センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2767281B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0682268A (ja) * | 1991-02-28 | 1994-03-22 | Japan Servo Co Ltd | 磁気式位置検出装置 |
-
1989
- 1989-05-19 JP JP1124133A patent/JP2767281B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02304988A (ja) | 1990-12-18 |
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