JP6151544B2 - 磁気センサ装置およびロータリエンコーダ - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置10およびロータリエンコーダ1における原理を示す説明図であり、図1(a)、(b)、(c)は感磁素子4等に対する信号処理系の説明図、感磁素子4から出力される信号の説明図、およびかかる信号と回転体2の角度位置(電気角)との関係を示す説明図である。図2は、本発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置10およびロータリエンコーダ1に用いた感磁素子4の感磁膜41〜44(磁気抵抗膜)の電気的な接続構造の説明図である。
R=R0−k×sin2θ
R0:無磁界中での抵抗値
k:抵抗値変化量(飽和感度領域以上のときは定数)
で示す関係があることを利用するものである。このような原理に基づいて回転磁界を検出すれば、角度θが変化すると抵抗値Rが正弦波に沿って変化するので、波形品質の高いA相出力およびB相出力を得ることができる。
図3は、本発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置10およびロータリエンコーダ1に用いた感磁素子4の説明図であり、図3(a)、(b)、(c)は感磁素子4の平面構成を示す説明図、断面構成を示す説明図、および断面構成の変形例を示す説明図である。なお、図3(b)、(c)では、感磁膜41〜44、温度監視用抵抗膜47、および加熱用抵抗膜48の層構造を模式的に示してある。また、図3(a)では、温度監視用抵抗膜47については右下がりの斜線を付し、加熱用抵抗膜48については右上がりの斜線を付してある。
本形態の感磁素子4は、図3(b)に示す断面構造、あるいは図3(c)に示す断面構造をもって構成されている。具体的には、図3(b)に示すように、まず、基板40の一方面40aには、シリコン酸化膜からなる第1絶縁膜51、シリコン酸化膜からなる第2絶縁膜52、およびポリイミド樹脂等からなる第3絶縁膜53が形成されている。本形態において、感磁膜41〜44はスパッタ法等により形成されたパーマロイ膜であり、温度監視用抵抗膜47および加熱用抵抗膜48はいずれも、スパッタ法等により形成されたチタン膜等、磁気抵抗効果を示さない導電膜である。
図4は、本発明の実施の形態1に係る磁気センサ装置10の制御部90に構成した温度制御部の概略構成を示す説明図である。
以上説明したように、本形態の磁気センサ装置10では、感磁膜41〜44が形成された基板40に、温度監視用抵抗膜47および加熱用抵抗膜48が形成されている。このため、設定温度との温度差や温度変化を温度監視用抵抗膜47の抵抗値によって監視し、その監視結果に基づいて加熱用抵抗膜48に給電し、感磁膜41〜44を設定温度にまで加熱することができる。従って、各感磁膜41〜44において、温度変化が発生した際、応力の影響に起因する抵抗変化や、膜質の差に起因する抵抗変化が相違している場合でも、設定温度で高い精度が得られるように、感磁膜41〜44の抵抗バランスを設定しておけば、環境温度の変化が発生しても安定した検出精度を得ることができる。すなわち、温度変化が発生しても、図1(c)に示すリサージュ図の原点位置が移動しないので、回転体2の回転角度位置を精度よく検出することができる。
図5は、本発明の実施の形態2に係る磁気センサ装置10およびロータリエンコーダ1に用いた感磁素子4の説明図であり、図5(a)、(b)、(c)は感磁素子4の平面構成を示す説明図、断面構成を示す説明図、および断面構成の変形例を示す説明図である。なお、図5(b)、(c)では、感磁膜41〜44、温度監視用抵抗膜47、および加熱用抵抗膜48の層構造を模式的に示してある。また、図5(a)では、温度監視用抵抗膜47については右下がりの斜線を付し、加熱用抵抗膜48については右上がりの斜線を付してある。また、本形態の基本的な構成は、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それらの説明を省略する。
上記実施の形態では、2つの電源端子VccA、VccBを別々に形成したが、これらの2つをまとめて1つの端子としてもよい。また、上記実施の形態では、2つのグランド端子GNDA、GNDBを別々に形成したが、これらの2つをまとめて1つの端子としてもよい。
2・・回転体
4・・感磁素子
40・・基板
41〜44・・感磁膜
47・・温度監視用抵抗膜
48・・加熱用抵抗膜
Claims (12)
- 基板と、
該基板に形成され、ブリッジ回路を構成する感磁膜を備えた感磁領域と、
前記基板に形成された温度監視用抵抗膜と、
前記基板に形成された加熱用抵抗膜と、
を有し、
前記加熱用抵抗膜と前記感磁膜とは、前記基板の面内方向でずれた領域に形成されて平面視で重なっておらず、
前記加熱用抵抗膜と前記温度監視用抵抗膜とは、前記基板の面内方向でずれた領域に形成されて平面視で重なっていないことを特徴とする磁気センサ装置。 - 前記感磁膜、前記温度監視用抵抗膜、および前記加熱用抵抗膜は、前記基板の一方面側に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の磁気センサ装置。
- 平面視で、前記加熱用抵抗膜は、前記感磁領域を囲む閉ループ状に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の磁気センサ装置。
- 前記温度監視用抵抗膜は、磁気抵抗効果を示さない導電膜であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の磁気センサ装置。
- 平面視で、前記温度監視用抵抗膜は、前記加熱用抵抗膜と前記感磁領域との間に形成されていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の磁気センサ装置。
- 前記感磁膜と前記加熱用抵抗膜とは、絶縁膜を介して別の層に形成されていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の磁気センサ装置。
- 前記感磁膜と前記温度監視用抵抗膜とは、絶縁膜を介して別の層に形成されていることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の磁気センサ装置。
- 前記温度監視用抵抗膜と前記加熱用抵抗膜とは、同一の層に形成されていることを特徴とする請求項6または7に記載の磁気センサ装置。
- 前記感磁膜、前記温度監視用抵抗膜、および前記加熱用抵抗膜のうち、前記感磁膜は、最も前記基板側の層に形成されていることを特徴とする請求項7または8に記載の磁気センサ装置。
- 前記温度監視用抵抗膜の抵抗変化に基づいて前記加熱用抵抗膜への給電を制御する温度制御部を有することを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に記載の磁気センサ装置。
- 請求項1乃至10の何れか一項に記載の磁気センサ装置を有するロータリエンコーダであって、
前記基板に対向配置された着磁面がNS一極着磁されたマグネットを有し、
前記ブリッジ回路により得られたA相とB相の2相出力に基づいて、前記基板と前記マグネットとの相対的な角度位置を検出することを特徴とするロータリエンコーダ。 - 前記ブリッジ回路は、前記感磁膜によって前記着磁面の面内方向の磁界変化を検出した結果に基づいて前記2相出力を生成することを特徴とする請求項11に記載のロータリエンコーダ。
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