JPH0298627A - 磁気ロータリーエンコーダ - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、各種電動機の原動軸やエンジンの出力軸等の
回転源の回転数１回転位置を検出するために用いられる
磁気ロータリーエンコーダに関する。

（従来の技術） この種の磁気ロータリーエンコーダの従来例を第５図、
第６図を参照して説明する。

第５図に示す磁気ロータリーエンコーダ２０は、例えば
電動機の原動軸２１に取付けられた周期的な磁場を形成
する円盤状の回転体２２と、この回転体２２の外周近傍
に配置したホール素子等の磁電変換素子２３とを具備し
ている。

前記回転体２２の外周部には、例えば２極のＮ。

Ｓ磁極が１８０度分割配置で設けられており、この回転
体２２が駆動軸２１とともに矢印方向に回転するとき、
Ｎ、Ｓ磁極により周期的な磁場を形成するようになって
いる。そして、この周期的な磁場を前記磁電変換素子２
３により検出して磁電変換し、第６図に示すような略正
弦波状の出力信号を得て、この出力信号を波形変換処理
して前記出力信号に応じた矩形波信号を求め、これを基
に原動軸２１の回転数や回転位置を検出するようになっ
ている。

しかしながら、上記構成の磁気ロータリーエンコーダ２
０においては、回転体２２の寸法的な考慮、特に、回転
体２２の高さＨｌと直径Ｄ１との比が全く考慮されてお
らず、これらの寸法は任意に設定されていたため、出力
信号における正負反転領域のリニアリティ（直線性）角
θ１が最高でも略４０度程度と狭く、この結果、例えば
回転体の回転角度検出を行う際、出力信号がその回転角
度に正確に対応せず良好な検出特性を得られないという
問題がある。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、出力信
号のリニアリティを改良し良好な検出特性を得ることが
できる磁気ロータリーエンコーダを提供することを目的
とするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、回転源に連動して回転駆動される断面円形で
所定の高さを有し、かつ、周期的配列の磁極を設けた回
転体と、この回転体の外周近傍に配置され前記回転体の
磁極の変位に伴う周期磁界を基に回転体の回転に応じた
周期的な出力信号を送出する磁気センサとを有する磁気
ロータリーエンコーダにおいて、前記回転体の高さと直
径との比を２以下に、かつ、直径を所定の範囲に設定し
たものある。

前記磁電変換素子は、強磁性体の磁気抵抗効果を利用す
る磁気センサを用いる。前記回転体の直径は、０．５乃
至３０ｍの範囲に設定される。

（作　用） 以下に上記構成の磁気ロータリーエンコーダの作用を説
明する。

この磁気ロータリーエンコーダによれば、高さと直径と
の比が２以下で、かつ、直径を所定の範囲に設定した回
転体に設けたｌａｔ極による周期的磁場の変化が磁極の
反転領域で広範囲に亘って直線的となり、これにより、
磁電変換素子の出力信号の正負反転領域における直線性
も広範囲となる。

磁電変換素子として前記磁気センサを用いることにより
、前記周期的磁場の変化を磁気抵抗の変化に基く出力信
号として得ることができる。

前記回転体の直径を０．５乃至３０ｍｍとすることによ
り、実用性の高い磁気ロータリーエンコーダが得られる
。

（実施例） 以下に本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図に示す磁気ロータリーエンコーダ１は、従来例と
同様な電動機の原動軸２１に取付けられた直径Ｄ、高さ
Ｈの円板状に形成した回転体２と、この回転体２の外周
近傍に検出面を臨ませた磁電変換素子としての磁気セン
サ３とを具備している。

前記回転体２の外周には１８０度分割配置に着磁された
Ｎ、Ｓｋｉ極が設けられている。また、この回転体２の
直径りは、０．５ｓｔ≦Ｄ≦３０Ｍの範囲、ざらに好ま
しくは２≦Ｄ　−１５＃ｌｌ１ｌの範囲に設定されてい
る。

また、回転体２の高ざＨと直径りとの比Ｈ／Ｄは、２以
下に設定されている。この比Ｈ／Ｄを２以下とする根拠
は後に詳述する。

前記磁気センサ３は、第３図に示すようにＮＦｅ、Ｎｉ
Ｃｏ等の磁気抵抗効果を発揮する強磁性体薄膜を基板５
上に同図に示す千鳥状のパターンを呈するように形成し
た直交配置の第１．第２のセンサ部ＭＲＩ　、ＭＲ２と
、この両センサ部ＭＲ１、ＭＲ２の両端及び接続部にそ
れぞれ接続した３個のリード線４ａ、４ｂ、４ｃとを具
備している。この磁気センサ３の寸法の一例としては、
幅ａ＝２ｍ、奥行ｂ＝’ｌｓを挙げることができる。

さらに、この磁気センサ３は、第１図、第２図に示すよ
うに前記回転体２の高さＨを２分する位置で、かつ、回
転体２の外周から間隔Ｇ離れた位置に基板５の端部を臨
ませるように配置されている。前記間隔Ｇは、例えば１
ｍ、２ＮＲ，３馴。

４ｍ、５Ｍ等の寸法に設定されている。

次に上記構成の磁気ロータリーエンコーダの作用を、第
４図に示す回転体２の磁気センサ３に対する回転位置及
び磁気センサ３の出力信号波形を示す説明図をも参照し
て説明する。尚、同図においては、回転体２のＮ極中心
部が磁気センサ３の両センサ部ＭＲ１、ＭＲ２の接続部
に対峙する位置を基準（Ｏｄｅｇ）としている。

回転体２が原動軸２１とともに矢印方向に回転するとき
、この回転体２１に設けたＮ、Ｓ両磁極によりこの回転
体２１の外周には周期的な移動磁場が形成される。この
移動磁場は磁気センサ３の両センザ部ＭＲ１、ＭＲ２に
印加される。

両廿ンサ部ＭＲｚ　、ＭＲ２は、前記移動磁場の変化に
対応して磁気抵抗効果に基く出力信号Ｓを中央のリード
線４Ｃに送出するが、この出力信号Ｓは第４図に示す如
く回転体２のＮ、Ｓ磁極の位置に対応して、略正弦波状
に正負反転する周期的なものとなる。そして、回転体２
のＮ極中央部が磁気センサ３の中央部（センサ部ＭＲ１
、ＭＲ２の接続部）に対峙するとき、前記移動磁場は両
センサ部ＭＲ１、ＭＲ２に均等に作用するため、両セン
サ部ＭＲ１，ＭＲ２の磁気抵抗の変化分は相互に打消し
合い、出力信号Ｓは零となる。

次に、前記回転体２の高ざＨと直径ｄとの比を種々変更
させ、そのときの出力信＠Ｓのリニアリティ角θｏ　　
（ｄｅｇ　）を測定した結果を下記第１表に示す。尚、
回転体２と磁気センサ３との間隔ｑは、２順に設定して
実験を行った。

第１表 第１表から明らかなように、Ｈ／Ｄが２以下のときリニ
アリティ角θ０は８０（ｄｅｐ）以上となり、従来例の
場合よりも大幅に大きくなってりニアリテイの改善を図
ることができ、これにより、この磁気ロータリーエンコ
ーダ１による回転体２の回転角度検出の際の忠実な応答
性を得ることができる。

また、前記回転体２の直径りを０．５≦Ｄ≦３０ｍ、好
ましくは２≦Ｄ≦１５とすることにより、高ざＨは５乃
至６０順以下となり、これにより、回転体２の形状が各
種回転源に取付けし易く実用価値の高い磁気ロータリー
エンコーダ１を提供できる。

本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、そ
の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。

例えば、回転体２の磁極数は、上述した場合のほか４極
、８極等任意極致としても実施できる。

また、磁電変換素子としては、ホール素子を用いること
もできる。

［発明の効果１ 以上詳述した本発明によれば、出力信号の直線性が広範
囲となり、良好な検出特性＠得ることができる磁気ロー
タリー１ンコーダを提供することができる。

また、請求項２記載の発明によれば、磁気抵抗効果の変
化に基き上述した出力信号を得ることのできる磁気ロー
タリーエンコーダを提供することができる。

ざらに、請求項３記載の発明によれば、実用価値の高い
磁気ロータリーエンコーダを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁気ロータリーエンコーダの実施例を
示す斜視図、第２図は同上の側面図、第３図は本実施例
にあける磁気センサの拡大平面図、第４図は本実施例に
おける回転体の磁極と磁気センサとの位置関係及び磁気
センサの出力信号を示す説明図、第５図は従来例の斜視
図、第６図は従来例の出力信号波形図である。 １・・・磁気ロータリーエンコーダ、 ２・・・回転体、　　３・・・磁気センサ、ＭＲｚ　、
ＭＲ２・・・センサ部、 Ｄ・・・直径、　　　Ｈ・・・高さ。 第 図 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転源に連動して回転駆動される断面円形で所定
   の高さを有し、かつ、周期的配列の磁極を設けた回転体
   と、この回転体の外周近傍に配置され前記回転体の磁極
   の変位に伴う周期磁界を基に回転体の回転に応じた周期
   的な出力信号を送出する磁電変換素子とを有する磁気ロ
   ータリーエンコーダにおいて、前記回転体の高さと直径
   との比を２以下に、かつ、直径を所定の範囲に設定した
   ことを特徴とする磁気ロータリーエンコーダ。
2. （２）前記磁電変換素子は、強磁性体の磁気抵抗効果を
   利用する磁気センサである請求項１記載の磁気ロータリ
   ーエンコーダ。
3. （３）前記回転体の直径は、０．５ｍｍ乃至３０ｍｍの
   範囲である請求項１記載の磁気ロータリーエンコーダ。