JP6619974B2

JP6619974B2 - エンコーダ

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Publication number: JP6619974B2
Application number: JP2015168606A
Authority: JP
Inventors: 宏克奥村; 齋藤　豊; 豊齋藤; 均上甲
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2015-08-28
Filing date: 2015-08-28
Publication date: 2019-12-11
Anticipated expiration: 2035-08-28
Also published as: KR102677085B1; KR20170026209A; JP2017044625A; CN106482754B; CN106482754A; TW201708794A; TWI688751B

Description

本発明は、エンコーダに係り、特に磁気センサ装置を備えるエンコーダに関する。

回転体の回転を検出するエンコーダでは、例えば、回転体の側にマグネットを設け、固定体の側に磁気抵抗素子（以下、「ＭＲ素子」と称する。）やホール素子を備えた磁気センサ装置が設けられる。この磁気センサ装置では、基板の一方面に磁気抵抗膜からなる感磁膜が形成されており、感磁膜によって構成した２相（Ａ相およびＢ相）のブリッジ回路から出力された出力に基づいて、回転体の角度速度や角度位置等を検出する。

ここで、一般に、磁気センサ装置に用いられるＭＲ素子やホール素子に用いられる感磁膜は、温度によって抵抗値が変化する。そのため、環境温度が変化しても安定した検出精度を得る技術が提案されている（例えば特許文献１参照。）。具体的には、感磁膜が形成された基板に、温度監視用抵抗膜および加熱用抵抗膜（ヒーターパターン）が形成されている。そして、設定温度との温度差や温度変化を温度監視用抵抗膜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に給電し、感磁膜を設定温度にまで加熱する。従って、環境温度の変化が発生した際、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環境温度による影響を受けづらいので、温度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。

特開２０１４−１９４３６０号公報

ところで、特許文献１に開示の技術では、ヒーターパターンにより温度制御を行ってＭＲ素子を一定温度に保つが、（１）起動時、ＭＲ素子の温度が一定になるまで時間がかかったり、（２）温度センサと感磁膜の配置位置が異なる為、チップ内での温度が同一ではなく温度分布による誤差が生じ易かったり、（３）オフセット電圧の経年変化に対応するために、起動時のＭＲ素子オフセット電圧として前回動作時のオフセット電圧を用いているが、これには温度特性が考慮されていないという課題があった。例えば、動作時は温度が高い状態でオフセットが記録されるが、起動時は温度が低いので誤差が大きいという課題があった。

本発明は、このような状況に鑑みなされたものであって、ＭＲ素子の温度特性の影響を低減させたエンコーダを提供することを目的とする。

本発明のエンコーダは、基板上に形成された磁気抵抗素子と、前記磁気抵抗素子のオフセット電圧を検出するオフセット電圧検出部と、前記磁気抵抗素子の温度を検出する温度検出部と、前記オフセット電圧と前記磁気抵抗素子の温度とを関連づけて記録する記憶部と、前記記憶部に記録されている前記オフセット電圧と前記磁気抵抗素子の温度とのデータから、前記オフセット電圧と前記磁気抵抗素子の温度との関係を示す近似式を算出し、起動時において、前記磁気抵抗素子の温度から前記近似式をもとにして現在のオフセット電圧を推定し、推定した前記オフセット電圧を新たなオフセット電圧とするオフセット電圧決定部と、を有し、前記オフセット電圧決定部は、計測されたオフセット電圧と前記磁気抵抗素子の温度との関係が、前記近似式から所定量以上離間した場合に、新たなデータをもとに新たな近似式を算出する。したがって、外的な要因等で大きくオフセット電圧がずれた場合に、近似式、すなわち、磁気抵抗素子の温度特性を一旦リセットすることで、状況に適したオフセット電圧を得ることができる。
また、本発明のエンコーダは、基板上に形成された磁気抵抗素子と、前記磁気抵抗素子のオフセット電圧を検出するオフセット電圧検出部と、前記磁気抵抗素子の温度を検出する温度検出部と、前記オフセット電圧と前記磁気抵抗素子の温度とを関連づけて記録する記憶部と、前記記憶部に記録されている前記オフセット電圧と前記磁気抵抗素子の温度とのデータから、前記オフセット電圧と前記磁気抵抗素子の温度との関係を示す近似式を算出し、起動時において、前記磁気抵抗素子の温度から前記近似式をもとにして現在のオフセット電圧を推定し、推定した前記オフセット電圧を新たなオフセット電圧とするオフセット電圧決定部と、を有し、前記温度検出部は、前記磁気抵抗素子の温度を、外部の制御装置との通信周期毎に１回検出し、前記オフセット電圧決定部は前記通信周期の中で前記近似式を算出する。すなわち、角度応答開始から次の制御装置からのリクエストまでの間に、温度演算処理が実行される。このように、通信周期毎に温度検出を行うことで、割り込み処理などで非定期的に行うよりも、処理を簡潔にすることができる。すなわち、処理時間を十分に確保できるため、確実に温度演算処理を終了させることができる。
また、起動時に素子を加熱する等して恒温制御を行う必要がなく、一定温度になるまでの時間が無くとも適したオフセット値を取得できる。すなわち、起動直後から精度の高い出力を実現できる。

また、前記温度検出部は、前記磁気抵抗素子が形成されている同一の前記基板上に備わってもよい。したがって、実質的に、磁気抵抗素子自体の温度検出、すなわち、精度の高い温度検出が可能となる。

また、前記記憶部に、前記オフセット電圧と前記磁気抵抗素子の温度とが関連づけて記録される際に、温度範囲は所定範囲毎に分割され、前記温度範囲内で検出したオフセット電圧が平均されてもよい。したがって、所定の温度範囲毎に分けてオフセット電圧を平均化して記録することで、データ容量を抑制することができる。例えば、記憶部の容量を小さいものを選択できたり、長期にわたってデータの記録が可能となり、長期のデータの補正が可能となる。

また、前記温度検出部は、前記磁気抵抗素子の抵抗値を算出し、算出した抵抗値より現在の温度を検出してもよい。したがって、磁気抵抗素子自体の抵抗値を使用するので、別に温度検出部を設ける必要がない。また、磁気抵抗素子の感磁部の温度を検出できるのでチップ内での温度分布による誤差が少なくなる。

また、前記温度検出部は、前記磁気抵抗素子が形成されている前記基板上に形成された温度監視用抵抗膜を備えてもよい。したがって、磁気抵抗素子の感磁部の温度を検出することとあわせて、温度監視用抵抗膜を使用することで、チップ内（基板上）の温度分布を把握することができ、温度分布による誤差を低減できる。

本発明によれば、オフセット電圧に関して、磁気抵抗素子の温度特性の影響を低減させたエンコーダを提供することができる。

第１の実施の形態に係る、磁気センサ装置およびロータリエンコーダにおける原理を示す図である。第１の実施の形態に係る、磁気センサ装置およびロータリエンコーダに用いた感磁素子の感磁膜の電気的な接続構造を示す図である。第１の実施の形態に係る、磁気センサ装置の感磁素子の平面構成を示す図である。第１の実施の形態に係る、制御部のブロック図である。第１の実施の形態に係る、感磁素子の温度とオフセット電圧の関係を示したグラフである。第２の実施の形態に係る、磁気センサ装置およびロータリエンコーダに用いた感磁素子の感磁膜の電気的な接続構造を示す図である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した磁気センサ装置およびロータリエンコーダの実施の形態を説明する。なお、ロータリエンコーダにおいて、固定体に対する回転体の回転を検出するにあたっては、固定体にマグネットを設け、回転体に感磁素子を設けた構成、および固定体に感磁素子を設け、回転体にマグネットを設けた構成のいずれの構成を採用してもよいが、以下の説明では、固定体に感磁素子を設け、回転体にマグネットを設けた構成を中心に説明する。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態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る。図１（ａ）は、感磁素子４等に対する信号処理系を説明する図である。図１（ｂ）は、感磁素子４から出力される信号を説明する図である。図１（ｃ）は、信号と回転体２の角度位置（電気角）との関係を示す図である。図２は、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を説明する図である。図２（ａ）は、＋Ａ相の感磁膜４３および−Ａ相の感磁膜４１が構成するブリッジ回路４ａの図を示している。図２（ｂ）は、＋Ｂ相の感磁膜４４および−Ｂ相の感磁膜４２が構成するブリッジ回路４ｂの図を示している。

図１に示すロータリエンコーダ１は、固定体（図示せず）に対する回転体２の軸線周り（回転軸線周り）の回転を磁気センサ装置１０によって磁気的に検出する装置である。固定体は、モータ装置のフレーム等に固定され、回転体２は、モータ装置の回転出力軸等に連結された状態で使用される。回転体２の側には、Ｎ極とＳ極とが周方向において１極ずつ着磁された着磁面２１を回転軸線方向Ｌの一方側に向けるマグネット２０が保持されている。このマグネット２０は回転体２と一体に回転軸線周りに回転する。

固定体の側には、マグネット２０の着磁面２１に対して回転軸線方向Ｌの一方側で対向する感磁素子４、および後述する処理を行う制御部９０等を備えた磁気センサ装置１０が設けられている。また、磁気センサ装置１０は、マグネット２０に対向する位置に、第１ホール素子６１と第２ホール素子６２を備える。第２ホール素子６２は、第１ホール素子６１に対して周方向において機械角で９０°ずれた箇所に位置する。

感磁素子４は、基板４０と、マグネット２０の位相に対して互いに９０°の位相差を有する２相の感磁膜（Ａ相（SIN）の感磁膜、およびＢ相（COS）の感磁膜）とを備えた磁気抵抗素子である。具体的には、Ａ相の感磁膜は、１８０°の位相差をもって回転体２の移動検出を行う＋Ａ相（SIN+）の感磁膜４３、および−Ａ相（SIN-）の感磁膜４１を備える。同様に、Ｂ相の感磁膜は、１８０°の位相差をもって回転体２の移動検出を行う＋Ｂ相（COS+）の感磁膜４４、および−Ｂ相（COS-）の感磁膜４２を備える。

図２（ａ）に示すように、＋Ａ相の感磁膜４３および−Ａ相の感磁膜４１は、一方端がＡ相用の電源端子ＶｃｃＡに接続され、他方端がＡ相用のグランド端子ＧＮＤＡに接続されている。＋Ａ相の感磁膜４３の中点位置には、＋Ａ相が出力される出力端子＋Ａが設けられている。−Ａ相の感磁膜４１の中点位置には、−Ａ相が出力される出力端子−Ａが設けられている。

図２（ｂ）に示すように、＋Ｂ相の感磁膜４４および−Ｂ相の感磁膜４２も、＋Ａ相の感磁膜４４および−Ａ相の感磁膜４１と同様、一方端がＢ相用の電源端子ＶｃｃＢに接続され、他方端がＢ相用のグランド端子ＧＮＤＢに接続されている。＋Ｂ相の感磁膜４４の中点位置には、＋Ｂ相が出力される出力端子＋Ｂが設けられ、−Ｂ相の感磁膜４２の中点位置には、−Ｂ相が出力される出力端子−Ｂが設けられている。

なお、図２では便宜上、Ａ相用の電源端子ＶｃｃＡおよびＢ相用の電源端子ＶｃｃＢの各々を記載したが、Ａ相用の電源端子ＶｃｃＡとＢ相用の電源端子ＶｃｃＢとが共通になっていてもよい。また、図２では便宜上、Ａ相用のグランド端子ＧＮＤＡおよびＢ相用のグランド端子ＧＮＤＢの各々を記載したが、Ａ相用のグランド端子ＧＮＤＡとＢ相用のグランド端子ＧＮＤＢとが共通になっていてもよい。

図１（ａ）に示すように、このような構成の感磁素子４は、マグネット２０において着磁境界部分に回転軸線方向Ｌで重なる位置に配置されている。このため、感磁素子４の感磁膜４１〜４４は、各感磁膜４１〜４４の抵抗値の飽和感度領域以上の磁界強度で、着磁面２１の面内方向で向きが変化する回転磁界を検出することができる。すなわち、着磁境界線部分では、各感磁膜４１〜４４の抵抗値の飽和感度領域以上の磁界強度で面内方向の向きが変化する回転磁界が発生する。

ここで、飽和感度領域とは、一般的に、抵抗値変化量ｋが、磁界強度Ｈと近似的に「ｋ∝Ｈ2」の式で表すことができる領域以外の領域をいう。また、飽和感度領域以上の磁界強度で回転磁界（磁気ベクトルの回転）の方向を検出する際の原理は、感磁膜４１〜４４に通電した状態で、抵抗値が飽和する磁界強度を印加したとき、磁界と電流方向がなす角度θと、感磁膜４１〜４４の抵抗値Ｒとの間には、次式で示す関係があることを利用するものである。
Ｒ＝Ｒ_０−ｋ×ｓｉｎ２θ
Ｒ_０：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）
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１（ａ）に示すように、磁気センサ装置１０には、制御部９０が接続されている。具体的には、感磁素子４は、増幅回路３１、３２を介して、また、第１ホール素子６１、および第２ホール素子６２には、増幅回路３５、３６を介して制御部９０に接続されている。

制御部９０は、磁気センサ装置１０から出力される正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓに補間処理や各種演算処理を行うＣＰＵ（演算回路）等を備え、感磁素子４、第１ホール素子６１、および第２ホール素子６２からの出力に基づいて、固定体に対する回転体２の回転角度位置を求める。

より具体的には、ロータリエンコーダ１において、回転体２が１回転すると、感磁素子４（磁気抵抗素子）からは、図１（ｂ）に示す正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓが２周期分、出力される。制御部９０は、増幅回路３１、３２で増幅された正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓから図１（ｃ）に示すリサージュ図を求め、さらに正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓからθ＝ｔａｎ-1（ｓｉｎ／ｃｏｓ）を求めることで、回転出力軸の角度位置θを算出する。

なお、本実施の形態では、マグネット２０の中心からみて９０°ずれた位置に第１ホール素子６１および第２ホール素子６２が配置されている。このため、第１ホール素子６１および第２ホール素子６２の出力の組み合せにより、現在位置が正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓのいずれの区間に位置するかが分かる。その結果、ロータリエンコーダ１は、感磁素子４での検出結果、第１ホール素子６１での検出結果、および第２ホール素子６２での検出結果に基づいて回転体２の絶対角度位置情報を生成することができ、アブソリュート動作を行うことができる。

図３は、磁気センサ装置１０の感磁素子４を説明するための図である。ここでは、感磁素子４の平面構成について例示しており、便宜的に温度監視用抵抗膜４７については右下がりの斜線を付している。

図示のように、磁気センサ装置１０において、感磁素子４は、基板４０と、基板４０の一方面４０ａに形成された感磁膜４１〜４４とを備える。感磁膜４１〜４４は、互いに折り返しながら延在している部分によって、基板４０の中央に円形の感磁領域４５を構成している。基板４０は、例えば、四角形の平面形状を有するシリコン基板である。

感磁膜４１〜４４からは配線部分が一体に延在しており、配線部分の端部には、Ａ相用の電源端子ＶｃｃＡ、Ａ相用のグランド端子ＧＮＤＡ、＋Ａ相出力用の出力端子＋Ａ、−Ａ相出力用の出力端子−Ａ、Ｂ相用の電源端子ＶｃｃＢ、Ｂ相用のグランド端子ＧＮＤＢ、＋Ｂ相出力用の出力端子＋Ｂ、および−Ｂ相出力用の出力端子−Ｂが設けられている。

また、基板４０の一方面４０ａに温度監視用抵抗膜４７が形成されている。温度監視用抵抗膜４７は、図示で基板４０右下領域に設けられており、感磁領域４５と近接している。温度監視用抵抗膜４７は、複数回、折り返しながら延在した平面形状になっている。ここで、図示の平面視では、温度監視用抵抗膜４７は、感磁膜４４の配線部分と部分的に重なっているが、感磁領域４５とは基板４０の面内方向でずれた領域に形成されており、感磁領域４５とは重なっていない。

温度監視用抵抗膜４７は、磁気抵抗効果を示さない導電膜である。このため、温度監視用抵抗膜４７に対する磁束密度が変化しても、温度を正確に監視することができる。また、温度監視用抵抗膜４７は、同一基板上の感磁素子４（感磁膜４１〜４４）に隣接して形成されているので、感磁素子４の温度を精度及び感度良く検出することができる。

温度監視用抵抗膜４７の一方の端部には、温度監視用の電源端子ＶｃｃＳが形成されている。また、温度監視用抵抗膜４７の他方の端部は、Ｂ相用のグランド端子ＧＮＤＢに接続している。このため、Ｂ相用のグランド端子ＧＮＤＢは、温度監視用抵抗膜４７に対するグランド端子ＧＮＤＳとしても利用されている。

図４は、制御部９０のブロック図である。制御部９０は、ＡＤＣ部９１と、信号処理部９２と、温度算出部９３と、オフセット調整部９４と、メモリ９５とを備える。

ＡＤＣ部９１は、磁気センサ装置１０からの出力をＡ／Ｄ変換によってアナログ信号をデジタル信号に変換する。信号処理部９２は、Ａ／Ｄ変換された信号に基づいて、磁石２０の回転角度位置や回転速度等を検出する。

温度算出部９３は、感磁素子４に関する温度演算処理して、設定温度との温度差や温度変化を温度監視用抵抗膜４７の抵抗値によって検出する。

温度検出のタイミングとして、例えば、ロータリエンコーダ１を制御する所定の制御装置（上位装置）との通信周期毎に１回検出し、通信周期の中で温度演算処理を行う。すなわち、角度応答開始から次の制御装置からのリクエストまでの間に、温度演算処理が実行される。温度演算処理は、数１０μｓで終了するため、それよりも十分に長い期間を周期に持つ通信周期内に処理は確実に完了する。通信周期毎に温度検出を行うことで、割り込み処理などで非定期的に行うよりも、処理を簡潔にすることができる。

オフセット調整部９４は、感磁素子４の出力をもとに求めたオフセット電圧と、温度算出部９３で検出した素子の温度とを関連づけて、メモリ９５に逐次記録する。そして、オフセット調整部９４は、起動時にメモリ９５に記録されているそれらのデータをもとに、オフセット電圧の温度特性を計算し、現在の温度から起動時のオフセット電圧を算出する。なお、メモリ９５の書き込み量がフルになった場合、最も古いデータから最新のデータに上書きされる。

図５は、感磁素子４の温度とオフセット電圧の関係を示したグラフである。このグラフを参照して、オフセット電圧の調整処理について説明する。横軸が感磁素子４の温度（温度監視用抵抗膜４７及び温度算出部９３による検出結果）を示している。縦軸は、感磁素子４のオフセット電圧を示している。

上述の様に、ロータリエンコーダ１が動作中に、オフセット調整部９４は、オフセット電圧と感磁素子４の温度とをペアにして、メモリ９５に逐次記録する。例えば、図５では、第１〜第４データＤ１〜Ｄ４がグラフ上に表されている。

オフセット調整部９４は、第１〜第４データＤ１〜Ｄ４を元に近似式（ここでは近似直線ＡＬ）を算出し、オフセット電圧の温度特性を算出する。温度特定として、例えば、近似直線ＡＬの切片、傾きが算出される。

そして、次にロータリエンコーダ１が起動した場合、温度監視用抵抗膜４７と温度算出部９３の検出結果から、オフセット調整部９４は、温度特性をもとにして、起動直後からオフセット電圧を算出する。その結果、起動直後からオフセット電圧を適切に算出することができ、ロータリエンコーダ１の出力誤差、すなわち角度誤差を低減することができる。また、オフセット電圧の経年変化や、オフセット電圧温度特性の経年変化が生じても逐次補正していくことができる。すなわち、オフセット調整部９４はオフセット電圧温度特性を学習することで、起動直後のオフセット電圧を精度良く、かつ感度良く算出することができる。

なお、メモリ９５にオフセット電圧と感磁素子４の温度とをペアにして記録する際に、温度範囲を所定範囲毎に分けて、その温度範囲内で検出したオフセット電圧を平均して格納してもよい。必要とされる容量を抑えることができるので、利用可能なメモリ９５の容量に制限がある場合に有効である。また、別の観点では、データが上書きされるまでの期間を長くすることができ、長期にわたるデータを利用することができる。

なお、オフセット電圧と感磁素子４の温度で示されるデータが近似直線ＡＬから所定値以上離れて検出された場合、オフセット調整部９４は、エラー発生と判断し、既存の温度特性をリセットしてもよい。すなわち、オフセット調整部９４は、学習の初期化を行う。

例えば、図示のように、エラーデータＤ_{ｅｒｒｏｒ}（Ｄｘ）が、近似直線ＡＬよりΔＶだけ低い値となっている。この場合、素子変形等の不具合が感磁素子４に発生し、感磁素子４の出力特性が変化してしまった可能性がある。そこで、そのような場合には、オフセット調整部９４は、既存のデータを破棄し、以降に取得した新たなデータを記録し、利用する。また、学習の初期化が頻発するような場合、オフセット調整部９４は、ロータリエンコーダ１に故障が発生したと判断し、所定の警告手段（表示手段等）によってその旨を通知してもよい。

＜第２の実施の形態＞
本実施の形態では、感磁素子（ＭＲ素子）に流れる電流をもとに感磁素子自体の温度を直接検出し、その温度のオフセット電圧を算出する。なお、感磁素子（ＭＲ素子）の温度計測技術以外の構成は第１の実施の形態と同様の構成・機能で実現できるため、本実施の形態に特徴的な技術について説明し、同様の構成・機能については同一符号を付して説明を適宜省略する。

図６は、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を説明する図である。ここでは、Ａ相側のブリッジ回路４ａを示しており、第１の実施の形態の図２（ａ）の構成に、電流検出回路１５０を追加した構成となっている。

図示のように、Ａ相用の電源端子ＶｃｃＡとＡ相側のブリッジ回路４ａとの経路途中に、すなわち、ハイサイド側に電流検出回路１５０が設けられている。なお、ここで示す電流検出回路１５０の構成は、説明を容易にするために、電流検出の基本的な回路構成を示している。現実には、専用の電流検出用ＩＣが用いられることが一般的であり、本実施の形態においても同様である。また、ハイサイド側に限らずローサイド側で電流検出が行われてもよい。

電流検出回路１５０は、電流検出用抵抗１５１と電流検出用アンプ１５２とを備える。電流検出用抵抗１５１は、Ａ相用の電源端子ＶｃｃＡとＡ相側のブリッジ回路４ａとの経路途中に、直列的に挿入されている。こここで、感磁膜４１、４３の抵抗値が５００〜１０００Ωの場合、電流検出用抵抗１５１の抵抗値は数１０Ωに設定されることで、Ｓ／Ｎ比を実質的に下げずに電流検出が可能となる。

電流検出用抵抗１５１の両端は、電流検出用アンプ１５２の２つの入力（＋／−）に接続されている。そして、電流検出用アンプ１５２の出力（Ｖｏｕｔ）は、制御部９０に接続される。

つづいて、温度検出処理について説明する。図４の制御部９０と同様の構成により実現されるものである。メモリ９５には、感磁素子４の抵抗温度係数α及びオフセット値（ある温度での抵抗値Ｒ_０ＭＲ）が記録されている。温度算出部９３は、感磁素子４に流れる電流及び印加電圧をもとに感磁素子４の抵抗値Ｒ_ＭＲを算出し、メモリ９５を参照し、現在の感磁素子４の温度ｔを算出する。現在の感磁素子４の温度ｔは、次の関係式から導出される。
Ｒ_ＭＲ＝Ｒ_０ＭＲ+α（ｔ−ｔ_０）
α：感磁素子４の抵抗温度係数
Ｒ_０ＭＲ：所定の温度ｔ_０での感磁素子４の抵抗値

ここで、感磁素子４内の抵抗ブリッジを構成する各素子（感磁膜４１、４３）は外部磁束の印加方向により抵抗値が変化するが、図３に示したブリッジ構成（感磁膜４１、４３）の配置によって、全抵抗ではほぼ一定になることを利用する。Ｂ相側の素子（感磁膜４２、４４）も同様である。オフセット調整部９４は、求めた温度を利用して、感磁素子４のオフセット電圧を求める。なお、オフセット電圧の温度特性は、あらかじめメモリ９５に記録されている。

なお、電流検出回路１５０とともに第１の実施の形態の温度監視用抵抗膜４７を設ける構成とすることで、磁気センサ装置１０内の、すなわち基板４０上の温度分布を把握することができ、正確に温度状況を算出することが可能となる。また、ロータリエンコーダ１が搭載するＣＰＵには、温度センサが内蔵されるが、その温度センサ出力は較正された内容でない。したがって、電流検出回路１５０を内部較正用温度センサとして利用することもできる。

本発明を、実施の形態をもとに説明したが、この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１ロータリエンコーダ
２回転体
４感磁素子
４ａ、４ｂブリッジ回路
１０磁気センサ装置
２０マグネット
２１着磁面
３１、３２、３５、３６増幅回路
４０基板
４１、４２、４３、４４感磁膜
４５感磁領域（感磁部）
４７温度監視用抵抗膜（温度検出部）
６１第１ホール素子
６２第２ホール素子
９０制御部
９１ＡＤＣ部
９２信号処理部
９３温度算出部（温度検出部）
９４オフセット調整部
９５メモリ
１５０電流検出回路（温度検出部）
１５１電流検出用抵抗
１５２電流検出用アンプ

Claims

基板上に形成された磁気抵抗素子と、
前記磁気抵抗素子のオフセット電圧を検出するオフセット電圧検出部と、
前記磁気抵抗素子の温度を検出する温度検出部と、
前記オフセット電圧と前記磁気抵抗素子の温度とを関連づけて記録する記憶部と、
前記記憶部に記録されている前記オフセット電圧と前記磁気抵抗素子の温度とのデータから、前記オフセット電圧と前記磁気抵抗素子の温度との関係を示す近似式を算出し、起動時において、前記磁気抵抗素子の温度から前記近似式をもとにして現在のオフセット電圧を推定し、推定した前記オフセット電圧を新たなオフセット電圧とするオフセット電圧決定部と、
を有し、
前記オフセット電圧決定部は、計測されたオフセット電圧と前記磁気抵抗素子の温度との関係が、前記近似式から所定量以上離間した場合に、新たなデータをもとに新たな近似式を算出することを特徴とするエンコーダ。
基板上に形成された磁気抵抗素子と、
前記磁気抵抗素子のオフセット電圧を検出するオフセット電圧検出部と、
前記磁気抵抗素子の温度を検出する温度検出部と、
前記オフセット電圧と前記磁気抵抗素子の温度とを関連づけて記録する記憶部と、
前記記憶部に記録されている前記オフセット電圧と前記磁気抵抗素子の温度とのデータから、前記オフセット電圧と前記磁気抵抗素子の温度との関係を示す近似式を算出し、起動時において、前記磁気抵抗素子の温度から前記近似式をもとにして現在のオフセット電圧を推定し、推定した前記オフセット電圧を新たなオフセット電圧とするオフセット電圧決定部と、
を有し、
前記温度検出部は、前記磁気抵抗素子の温度を、外部の制御装置との通信周期毎に１回検出し、
前記オフセット電圧決定部は前記通信周期の中で前記近似式を算出することを特徴とするエンコーダ。
前記温度検出部は、前記磁気抵抗素子が形成されている同一の前記基板上に備わることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンコーダ。
前記記憶部に、前記オフセット電圧と前記磁気抵抗素子の温度とが関連づけて記録される際に、温度範囲は所定範囲毎に分割され、前記温度範囲内で検出したオフセット電圧が平均されることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のエンコーダ。
前記温度検出部は、前記磁気抵抗素子の抵抗値を算出し、算出した抵抗値より現在の温度を検出することを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載のエンコーダ。
前記温度検出部は、前記磁気抵抗素子が形成されている前記基板上に形成された温度監視用抵抗膜を備えることを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載のエンコーダ。