JPH0299825A - 磁気センサ素子 - 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〕 本発明は、回転型のエンコーダ内において、回転体から
の磁界変化を電圧変化に変換する磁気センサ素子に関す
るものである。

〔従来の技術〕

磁気抵抗効果を用いて回転体の回転を検出する素子とし
ては、例えば文献Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｔｅｃｈｎｉｃａ
ｌＲｅｐｏｒｔ、Ｖｏｌ　３１．Ｎｏ、２　ｐｐ５２　
（１９８５）にも述べられている様に、第１２図（ａ）
（ｂ）に示す構造を持つ。すなわち、同一面内において
薄膜製の感磁部パターン８が素子の片側端に配置され、
反対側端に半田部やソケット用の端子４が設けられる。

両者は、配線用の薄膜パターン９で接続され、保護膜１
０が素子のほぼ全体を覆っている。各パターンは薄膜の
積層技術を用いて形成されるため、全体としての膜厚は
１〜５０μｍ内におさまる。一方基板は膜の強度を保つ
ため板厚０．５ｍ／ｍ〜２．２＋ｎ／ｍのものが多用さ
れる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のセンサ素子は、微小のピッチで着磁された回転体
からの非常に微弱な磁界変化を検出するため、非接触な
がら、回転体の極く近傍に設置される。多磁極を持つ回
転体がドラム状の時はセンサ素子とドラムは第１０図（
ａ）（ｂ）の様に配置され、両者の距離は４０μｍ〜５
００μｍである。回転体がディスク状の場合には、第１
１図（ａ）（ロ）の様に配置され、両者の距離は１０μ
ｍ〜２００μｍである。

しかし、センサ素子内の端子部４では、半田付やソケッ
トを用いて他の配線用ケーブルやフレキシブルケーブル
と接続する必要があり、引張り強度と高い導電率を確保
するため、半田やペーストを厚く塗布する必要があった
。その結果、端子部の厚さは０．１　ｍ／ｍ−１，（１
＋／ｍにもなるので、回転体との接触を防ぐため、セン
サ素子を回転体の軸方向にずらして設置しなくてはなら
ず、エンコーダ容器内にセンサ素子の端子部のみを収納
するための余計な空間を確保する必要があった。また通
常、ドラム型回転体の場合には、回転軸方向に最高±１
．５　ｍ／Ｉｌ＋程度のガタがあり、ディスク型回転体
では、半径方向に±５０μｍ程度の機械的なガタがある
ため、センサ素子を設計する場合、これらのガタのため
の裕度を考慮して、感磁部パターンと端子部の距離をさ
らに伸ばす必要があった。

これら２種類の理由により、センサ素子は一層縦長の形
状になると共に大面積化させる必要があった。一般に薄
膜を用いた素子の場合、大面積化により製造時の不良率
が増加するため、本件の場合においても、素子の大面積
化により、不良率が高まり、結局、素子単価の増大を招
いていた。

本発明の目的は、製造時の不良率を低下させ、それによ
り低価格で生産性の高いセンサ素子を作るために、その
センサ素子の改善された構造を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明において、薄膜を支持している金属、ガラスまた
はセラミック製基板を、従来の一平面のものから、端子
部近傍で階段状の形状を持つ基板に変更する。この時、
段付部をはさむ両方の面の高さの差を、端子部の膜厚、
半田高さ、ケーブルまたはソケットの厚さの総合計の厚
さより大きくすることにより、端子部の最高高さが、ま
だ感磁部の表面の高さより低く、その結果磁気ドラムま
たは磁気ディスクの表面と接触することなく、信号用の
ケーブルをセンサ素子より引き出すことができる。

〔実施例〕

第１図（ａ）（ハ）に、本発明の一実施例を示す。磁界
発生用の回転体が１の様な磁気ドラムの場合には、セン
サ素子を第１図の様に側面に立てて設置する必要がある
。この時、端子部付近に段差を持つ基板を用いて作られ
たセンサ素子を用いた場合、端子部において半田４にて
接続されているケーブル５の最高高さは、センサ素子の
感磁部の高さより低くなる様に設定されている。これに
より、端子部が感磁部よりも磁気ドラムの側面により近
接することは無い。通常磁気ドラム型回転体の場合、着
磁済トラック１１の幅はセンサ素子３の感磁部長さ８よ
り０．０５　ｍ／ｍ　〜３　ｍ／ｎ＋程回転軸回転軸に
長く作られている。理由は、シャフト回転時の機械的ガ
タにより、磁気ドラムが回転軸方向にずれた場合、セン
サ素子からの出力信号が影響されないためである。従来
の実施例第１０図の場合には、端子部をドラム側面と向
かい合わせない様に配置させる必要があり、しかもこの
軸方向の機械的ガタの最大値も考慮する必要があったた
めに、センサ素子を軸方向長く設計する必要があり、セ
ンサ素子の小型化に限界があった。しかし第１図に示す
実施例の場合、この限界は無いために、回転軸方向のセ
ンサ素子の長さは、磁気ドラムの厚さの影響を受けない
。

センサ素子において端子部のある基板面と感磁部のある
基板面との境界は、傾斜を存する平面で結ばれなければ
ならない。本件に関する我々の実験結果から、最適な勾
配は、基板の平面に対して１０″〜８０°であった。こ
の理由は、感磁部と端子部との接続に、スパッタリング
や真空蒸着法により作製した膜を化学的または物理的に
エツチングして作った薄膜のパターンを用いているため
に、８０°を越える勾配では、薄膜が段切れを起こし導
通不能となるためである。また１０°未満の場合には、
段切れは起こさないが、長い傾斜を設けるために素子長
さを長くする必要があり、本件の目的からは効果的では
ない。第２図は、回転体がディスク板の時の実施例であ
る。第６図は、センサ素子上の端子部を素子上部および
下部に設けた実施例である。この場合にも、感磁部面よ
りも低い高さに端子部上面をおさえることにより、セン
サ素子の軸方向長さは、第４図に示す様に、磁気ドラム
の厚さによって制限されない。同様のことが第５図に示
すディスク型回転体を用いた実施例の場合にもあてはま
る。端子部において、半田部、ケーブル線径を含む全厚
さは、通常０．１　ｍ／ｗａ〜１　ｍ／ｍの範囲にある
ため、感磁部と端子部との基板厚さの差も同様の範囲と
なる。第９図は、回転軸に対して直角な方向で、素子の
左右両側に端子部を設けた場合の実施例である。このセ
ンサ素子を用いると、回転体が磁気ドラム、磁気ディス
クの場合にそれぞれ第７図および第８図の実施例に示す
配置をとる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来不充分であったセンサ素子寸法の
小型化が自由に行えるため、エンコーダ容器の大幅な縮
小化と、センサ素子の小面積化に伴う大幅な単価低減が
達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る磁気式エンコーダ装置の主要信号
発生部の一実施例を示す組み立て図、第３図、第６図、
第９図は本発明に係るセンサ素子の実施例、第２図、第
４．５，７．８各図は実施例を示す組立図。第１０．１
１図は従来例を示す組立て図。第１２図は従来のセンサ
素子の例を示す図である。 １：磁気ドラム、２：回転軸、３：磁気センサ素子、４
：半田部、５：信号取出し用ケーブル、６：磁気ディス
ク、７：磁気センサ素子基板、８：感磁部パターン、９
：配線部パターン、１０：保護膜、ｌｌ：着磁法トラッ
ク。 第１Ｃ図 （ａ） 第１１図 （ａ） （ｂ） 第１２

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．着磁済の回転体より磁界の変化を受け、それを電圧
   変化に変換することにより、回転速度に応じた周期で信
   号電圧を出力し、その構造が基板上に積層された薄膜よ
   りなる磁気センサ素子において、感磁部と端子部に段差
   を持つ構造を特徴とする磁気センサ素子。
2. ２．上記請求範囲１項記載の磁気センサ素子において、
   端子部と感磁部の各面を結ぶために、傾斜を有する平面
   を用いて接続がされており、その傾斜角が基板面に対し
   １０゜〜８０゜の範囲の勾配であることを特徴とする磁
   気センサ素子。