JPH02201115A - 磁気抵抗センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、磁気式角度検出器などに使用される磁気式
ロータリエンコーダ用の磁気抵抗センサに関する。

（従来の技術） 近年、精密加工機械の位置決めを正確に行なうために、
サーボモータ等の回転軸に取付けた円板あるいはドラム
状の磁気記録媒体が発生する磁気信号を、強磁性薄膜等
により形成した磁気抵抗体を複数個並列に配置すること
により読取る技術が注目されてきている。

すなわち、従来の光学式ロークリエンコーダに代わるも
のとして、構成要素が少なくて済み、しかもサーボモー
タ等の静止時から高速回転時までの幅広い速度領域に適
合し、かつ、温度変化の少ない磁気抵抗センサを用いた
磁気式角度検出器が開発されてきている。

この磁気式角度検出器は、温度、湿度、塵埃。

水分、油分などの雰囲気条件に加えヒートショック・機
械的振動などの熱的・機械的に苛酷な条件下で使用され
るため、温度、湿度、水分、油分などの雰囲気条件に磁
気センサが影響を受けないようにしておく必要がある。

また、磁気式角度検出器は、前面キャップ側に複数の強
磁性抵抗体が配置された磁気抵抗素子を設け、その磁気
抵抗素子をサーボモータ等の磁気大記録媒体に近接させ
、その磁気記録媒体が発生する磁気信号を読取るように
なっている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来の技術では、温度、湿度。

水分、油分などの雰囲気条件から磁気センサが充分保護
されるような構成になっておらず、加えて磁気抵抗素子
に配置した強磁性抵抗体からなる磁気抵抗体が渦電流や
ヒートショック・機械的振動による歪みなどの影響を受
は易く、サーボモータ等の記録媒体から発生される磁気
信号の信号エラーを生じたりして、サーボモータ等の静
止時から高速回転時までの幅広い速度領域での回転体の
位置決めが正確にできず、誤動作が生じるなど諸々の問
題があった。

この発明は、−１−述してきた諸々の諸問題に鑑みてな
されたもので、その目的とするところは、温度、湿度、
塵埃、水分、油分などの雰囲気条件下でも磁気センサが
影響を受けずに正確に作動し、しかもヒートショック・
機械的振動にも対処でき、その−に磁気センサが渦電流
などのノイズの影響を受けないで正確に作動し、総じて
サーボモータ等の回転体の位置決めが静止時から高速回
転時に至る幅広い領域で正確になされる磁気抵抗センサ
を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） この発明は、上記の目的を達成するために、強磁性抵抗
体が配設された磁気抵抗素子の表面を、上記抵抗体のパ
ターン部分を除き耐食性金属箔で旧い、しかも磁気抵抗
素子の強磁性抵抗体が配設されるパターン部分には非金
属性部材からなる窓を設け、湿度、温度、塵埃、水分、
油分などの雰囲気条件やヒートショック・機械的振動に
よる歪み、さらには渦電流などのノイズ対策がこうじら
れた磁気抵抗センサを構成したことを特徴とする。

（作用） 上記構成よりなるこの発明の磁気抵抗センサは、次のよ
うに作用する。

まず、温度、湿度、塵埃、水分、油分などの雰囲気条件
下にあっては、磁気抵抗素子の表面を耐食性金属箔で覆
うことにより、強磁性抵抗体のパターン部分に接続され
ている導体の部分が、雰囲気条件の影響を受けるのが防
止され、磁気抵抗素子の保護がなされることになる。

また、磁気抵抗体の配設されている強磁性抵抗体のパタ
ーン部分は、非金属性部材からなる窓を設け、かつ非磁
性の耐食性金属箔の開口を設けたことにより渦電流など
のノイズによる影響を受けないように構成されているの
で、強磁性抵抗体の磁気信号の検出能力が格段にアップ
されることになる。

次に、ヒートショック・機械的振動の条件下では、磁気
抵抗体の熱膨張による磁気抵抗素子表面における歪みな
どは、窓により吸収されると同時に、磁気抵抗素子表面
が耐食性金属箔と非金属性材料からなる窓で覆われてお
り、耐久力が増されているので、その影響を極力抑え得
ることができることになる。

（実施例） 以下、この発明の磁気抵抗センサの一実施例を図面に基
づいて説明する。

第１図は、この発明の磁気式ロータリエンコーダ用の磁
気抵抗センサが磁気式角度検出器として使用された場合
の実施例で、図中２０はサーボモータ、３０は磁気式角
度検出器（以下角度検出器と称する）、３１は増幅器で
ある。

第２図に示すように、サーボモータ２０の回転軸２０ａ
には、円板上の磁気記録媒体２１が設けられていて、そ
の外周端面２１ａにはＮ極Ｓ極が交互に記録されている
。

磁気記録媒体２１の端面２１ａと適合するように、第３
図に示す角度検出器３０の磁気抵抗素子２が配設され、
その磁気抵抗素子２の表面２ａには強磁性抵抗体からな
る磁気抵抗体２２が８本並列に設けられている。

なお、ここでは磁気記録媒体２１からの信号磁界の円周
方向の成分の変化を磁気抵抗の変化として検出するため
、−膜内な磁気抵抗体２２を８本並列にすることにした
が、これに限定されるものではなく、状況において適宜
配設されるものである。

第５図に示すように、磁気センサ用ケースＡは、ステン
レス材料からなるケース本体１とそのケース本体１に装
着される非磁性ステンレス箔からなる前面キャップ３と
背面キャップ４とから構成されている。

すなわち、ケース本体１に前面キャップ３が装着される
と、その中に磁気抵抗素子２．素子基板５、フレキシブ
ル配線板６．集積回路基板７．入出力端子８などが内蔵
されるようになっている。

第３図および第４図は磁気抵抗センサ部３０ａの要部を
なす磁気抵抗素子２０表面２ａの形成状態を示すもので
、磁気抵抗素子２の表面２ａには、磁気抵抗体２２．・
・・の配置領域としてのパターン部Ｂを除いた部分が、
耐食性金属箔からなる前面キャップ３で覆われ、その前
面キャップ３の中央部には開口部３ａが設けられている
。しかも磁気抵抗体２２．・・・が配設されているパタ
ーン部分Ｂは、硬質の樹脂組成物あるいはガラスなどの
無機物からなる非金属部材、ここではコーティング樹脂
からなる窓１０にて覆われている。なお、さらに具体的
には磁気抵抗体２２には、鉄とニッケルを主成分とする
パーマロイ合金が用いられ、その磁気抵抗素子２を構成
するガラス基板の表面２ａ上に、厚さ４００人ストライ
ブ幅３０ミクロン。

長さ２．４１１ＩＩ１１の形状になるように配設されて
いる。

このような磁気抵抗体２２をピッチ４００ミクロンで８
本併設し、これらに電流を流すために基板上に０．５ミ
クロン厚さのアルミニウム導体１６゜・・・が配線され
ている。

第６図（イ）、（ロ）で示すように、フレキシブル配線
板６の端部６ａとの接続のためノ＼ンダバンブ１２，１
２．１２−．ＩＳＩ”を設け、それにフレキシブル配線
板６の一側端部６ａが接続されている。

また、磁気抵抗素子２の表面２ａは、厚さ１０ミクロン
のエポキシ樹脂の塗膜で覆って形成した窓１０がある。

磁気抵抗体２２とその近傍６ｎｕｍＸ５ＩＩＩ１１を除
いたパターン部分については、厚さ０゜２ｍｍの非金属
性のオーステナイト系ステンレス箔で形成した前面キャ
ップ３にて覆われ、その前面キャップ３の中央部に開口
部３ａが設けられている。

そして、前面キャップ３の一部端面３と磁気抵抗素子２
の窓１０とが樹脂製接着層９で、また端面３Ｃはケース
本体１にハンダ接着層１４を介して接合されている。第
６図（イ）は、磁気抵抗素子２とフレキシブル配線板６
の一側端子６ａとを接続する配線１３がスルーホール１
５を介しガラス基板２ｂの裏面に設けたハンダバンプ１
２，１２に接続されている実施例を示すもので、この場
合には前面キャップ３にフレキシブル配線板６の一側端
部６ａを通すための第６図（ロ）に示す配線路１１を設
ける必要がなく、その接続も比較的簡単に行われること
になる。

すなわち、図で示すように、磁気記録媒体２１に向かっ
て配設される磁気抵抗素子２の磁気抵抗体２２は雰囲気
条件の影響を防止する非金属性部材でエポキシ樹脂から
なる窓１０にて覆われている。また、導体および導体接
続部１６は非磁性のステンレス箔からなる前面キャップ
３で覆われていて、磁気記録媒体２１からの磁気信号が
ノイズ等の影響を受けないで検出しやすいように形成さ
れている。

こうして形成された磁気センサ部３０ａは、第７図に示
すように、磁気記録媒体２１の端部２］ａから所定のギ
ャップＧをもって、磁気抵抗体２２、・・・が開口する
ようになっている。

このようにして、構成した場合には、第８図に示すよう
に、正弦波において従前Ｘまでのギャップの磁気信号検
出能力しか持たなかったのに対し、この発明の磁気セン
サではＸ＋Ｘ　＋の幅広い範囲での磁気信号の検出が可
能となる。

なお、第５図で示すように、入力端子８を経由したワイ
ヤ１７は、ケーブル１８にまとめられて、最終的には磁
気抵抗センサ用ケースＡ内に樹脂を注入し、背面キャッ
プ４で密封することにより、角度検出器３０の磁気セン
サ部３０ａが完成する。

（効果） この発明は、上記したように、磁気抵抗素子の表面を、
強磁性抵抗体のパターン部分を除いて耐食性金属箔で覆
った構成にすることにより、渦電流などのノイズにも影
響されず、しかも著しく信号検出能力が高められたこと
で、サーボモータ等の静止時から高速回転時までの幅広
い領域でのより細かい検出がなされ、正確な回転体の位
置決めができるなど多大の効果を奏する。

さらに、上記磁気抵抗体のパターン部分には、非金属性
部月からな８窓を設け、温度、湿度１塵埃、水分、油分
などの雰囲気条件やヒートショック・機械的振動による
歪みの影響を磁気抵抗体が極力防止するように構成しで
あるので、常に磁気センサに正確な検知ができることに
なるなど多くの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明が角度検出器に使用された場合の使用
例を示す概略平面図、第２図はこの発明をサーボモータ
に使用する原野の使用状態を示す斜視図、第３図および
第４図は磁気抵抗素子の表面の状態を示す平面図、第５
図はこの発明の磁気センサの全体構造を示す断面図、第
６図（イ）。 （ロ）は前面キャップへの磁気抵抗素子の取付状態を示
す拡大断面図、第７図は磁気記録媒体と磁気抵抗体との
ギャップ状態を示す概略図、第８図はこの発明と従来と
の特性を比較した特性図である。 ２・・・磁気抵抗素子 ２ａ・・・表面 ３・・・前面キャップ（耐食性金属箔）３ａ・・・開口
部 ９・・・耐食性金属箔 １０・・・窓 ２２・・・磁気抵抗体（強磁性抵抗体）３０ａ・・・磁
気センサ部 Ｂ・・・パターン部 特許出願人　　日立粉末冶金株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　強磁性抵抗体が配設された磁気抵抗素子の表面を、
   上記抵抗体のパターン部分を除き耐食性金属箔で覆うこ
   とを特徴とする磁気式ロータリエンコーダ用の磁気抵抗
   センサ。 ２　特許請求の範囲第１項記載の磁気抵抗素子において
   、その磁気抵抗素子の強磁性抵抗体のパターン部分に、
   非金属性部材からなる窓を設けたことを特徴とする磁気
   式ロータリエンコーダ用の磁気抵抗センサ。