JPH0618279A

JPH0618279A - 位置検出装置

Info

Publication number: JPH0618279A
Application number: JP17256792A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Kawamata; 昭一川又; Tadashi Takahashi; 正高橋; Hideki Nihei; 秀樹二瓶; Fumio Tajima; 文男田島
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-06-30
Filing date: 1992-06-30
Publication date: 1994-01-25

Abstract

(57)【要約】【目的】インクリメンタルトラックに対向する基準位置
センサグループの磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）の影響
により生ずるセンサ出力の第２高調波を打ち消す。【構成】基準位置検出等の他のＭＲ素子グループは、基
準位置トラックとインクリメンタルトラックに対向して
配置され、インクリメンタルトラックに対向する基準位
置センサグループのＭＲ素子に対し、ｎ±(λ/２)の位
置にダミーのＭＲ素子を配置する。【効果】前記ダミー素子により、インクリメンタルセン
サグループの各ＭＲ素子は磁気的にバランスし、高精度
な出力が得られる。また、ダミー素子を電源に接続すれ
ば、外来ノイズに強い高信頼性が得られる。更に、ダミ
ー素子を電源に対し直列に接続すれば、インクリメンタ
ルセンサグループの各ＭＲ素子は温度的にバランスし、
温度に対するオフセットが無くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗効果素子を用
いた位置検出装置ならびにその応用に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の連続磁気信号トラックと他の磁気
信号トラックに配置された他の磁気抵抗効果素子(以
下、ＭＲ素子と呼ぶ)グループによる他の位置検出機能
を持った位置検出装置は、特開昭５９−５９１４号公報
に記載のように、１回転に１個の信号を得る基準位置検
出付き磁気回転センサがある。この技術は、基準位置検
出用のＭＲ素子を基準位置用磁気信号トラックと連続磁
気信号トラックに配置し、基準位置検出信号の幅を十分
狭くすると共に、出力電圧を大きくし、外来ノイズに強
い、基準位置検出付きの磁気回転センサを提供すること
を目的としており、連続磁気信号トラックの磁気信号を
検出する複数のＭＲ素子グループと基準位置検出のため
の連続磁気信号トラックの磁気信号を検出するＭＲ素子
グループの関係については、開示していない。

【０００３】また、連続磁気信号トラックの磁気信号を
検出する複数のＭＲ素子グループと連続磁気信号トラッ
クの磁気信号を検出する基準位置検出用のＭＲ素子グル
ープを配置したものについては、「Proceedings of THE
4th Sensor Symposium、1984.pp.281〜284」に論じら
れているが、基準位置検出のための連続磁気信号トラッ
クの磁気信号を検出するＭＲ素子グループは、連続磁気
信号トラックの磁気信号を検出する複数のＭＲ素子グル
ープの各ＭＲ素子に磁気的な影響を与えないように、連
続磁気信号トラックの磁気信号を検出する複数のＭＲ素
子グループの両側に所定の間隔をもって配置する構成と
しており、お互いの磁気的な影響については、論じてい
ない。

【０００４】そのため、磁気センサの小型化等から連続
磁気信号トラックの磁気信号を検出する複数のＭＲ素子
グループの中に基準位置検出のための連続磁気信号トラ
ックの磁気信号を検出するＭＲ素子グループを配置する
場合等、お互いのＭＲ素子の磁気干渉や温度に対する影
響等の諸問題が発生した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、連続
磁気信号トラックの磁気信号を検出する複数のＭＲ素子
グループと連続磁気信号トラックの磁気信号を検出する
基準位置検出用のＭＲ素子グループの配置に対する配
慮、特に、お互いの磁気的バランスあるいは温度バラン
スの影響については配慮がされておらず、連続磁気信号
トラックの磁気信号を検出する複数のＭＲ素子グループ
で得られる出力信号に含まれる偶数高調波が大きくな
り、波形整形した出力のデュティ(ＯＮ−ＯＦＦの間隔)
が悪くなり、高精度な位置検出装置を提供できなかっ
た。

【０００６】また、連続磁気信号トラックの磁気信号を
検出する基準位置検出用のＭＲ素子グループの通電によ
る温度変化が、連続磁気信号トラックの磁気信号を検出
する複数のＭＲ素子グループのＭＲ素子に影響し、温度
によるオフセットの変化が生じ、信頼性が低下する問題
があった。

【０００７】本発明は、連続磁気信号トラックの磁気信
号を検出する複数のＭＲ素子グループの中に基準位置検
出のための連続磁気信号トラックの磁気信号を検出する
ＭＲ素子グループを配置させたものであっても、お互い
の磁気的バランス及び温度バランスを配慮した構成とす
ることで、出力波形の偶数高調波、特に第２高調波を低
減させ、高精度な位置検出装置を提供することを目的と
している。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、連続磁気信号を配置した磁気信号トラックに対向す
る他のＭＲ素子グループのＭＲ素子に対し、ｎを整数と
して、ｎ±(λ/２)の位置にダミーのＭＲ素子を配置さ
せ、お互いの磁気的バランス及び温度バランスを補償す
るようにしたものである。

【０００９】

【作用】連続磁気信号トラックの磁気信号を検出する複
数のＭＲ素子グループの中に連続磁気信号トラックの磁
気信号ＮＳを検出する基準位置検出用のＭＲ素子グルー
プのＭＲ素子が配置され、そのＭＲ素子に対し、ｎ±
(λ/２)の位置にダミーの磁気抵抗効果素子を配置させ
ると、例えば、電源に対して直列に接続される連続磁気
信号トラックの磁気信号ＮＳを検出する複数のＭＲ素子
グループのＭＲ素子は、基準位置用のＭＲ素子とダミー
のＭＲ素子により、同様なパターン構成となるため、例
えば、一方のＭＲ素子が基準位置検出のための連続磁気
信号トラックの磁気信号を検出するＭＲ素子グループの
ＭＲ素子に影響されると、他方のＭＲ素子は、ダミーの
磁気抵抗効果素子により補償するように動作する。それ
によって、連続磁気信号トラックの磁気信号を検出する
複数のＭＲ素子グループの各ＭＲ素子は、磁気的にバラ
ンスし、また、ダミーの磁気抵抗効果素子に通電するこ
とにより、温度的にもバランスするようになるので、出
力波形に含まれる偶数高調波を低減でき、温度に対する
オフセット変化も補償することが出来る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。図１は、連続磁気信号トラック(以下、INCトラック
と呼ぶ)の磁気信号を検出する複数のＭＲ素子グループ
(以下、INCセンサグループと呼ぶ)の中に連続磁気信号
トラックの磁気信号を検出する基準位置検出用のＭＲ素
子グループ(以下、Zセンサグループと呼ぶ)のＭＲ素子
とダミー磁気抵抗効果素子(以下、ダミーセンサと呼ぶ)
が配置された一例であり、INCトラックに対向している
部分の磁気記録媒体１と磁気センサ２の展開図を示した
ものである。磁気記録媒体１は、例えば、アルミニウム
等の非磁性体の表面に磁性材料などを塗布して作られた
ものである。この磁気記録媒体１の表面には、記録ピッ
チλの磁気信号が連続して配置されている。また、この
磁気記録媒体１に対向して磁気センサ２が配置されてい
る。この磁気センサ２は、INCセンサグループのＭＲ素
子Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4とZセンサグループのＭＲ素子
ＲZ3及びダミーセンサを有している。INCセンサグルー
プのＭＲ素子Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は、所定の間隔でコ
の字状に折り返された折り返しパターンで構成され、そ
れぞれのＭＲ素子Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は、記録ピッチ
λに対して、λ/２の間隔で配置されている。また、Ｍ
Ｒ素子ＲZ3は、ＭＲ素子Ｒ2の内側に配置されており、
後述するが、ZセンサグループのＭＲ素子ＲZ1、ＲZ2及
びＲZ4(後述するので図示せず)と組み合わされてブリッ
ジ接続される。さらに、INCセンサグループのＭＲ素子
Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は、Ｒ1とＲ2及びＲ4とＲ3がそれ
ぞれ電源に対して直列に接続される。従って、ＭＲ素子
Ｒ1とＲ2は、それぞれダミーセンサとZセンサグループ
のＭＲ素子ＲZ3により、磁気的なバランスが保たれ同じ
感度で動作するようになる。すなわち、ダミーセンサ
は、ZセンサグループのＭＲ素子と同一のＭＲ素子を使
用し、ＭＲ素子Ｒ2とＭＲ素子ＲZ3の配置関係及びＭＲ
素子ＲZ3の折り返しパターンの形状を同じくしているの
で、磁気記録媒体１の記録ピッチλごとの磁界によっ
て、ＭＲ素子Ｒ1及びＲ2の抵抗は同じ変化を示し、ＭＲ
素子Ｒ1とＭＲ素子Ｒ2で得られる出力には、第２高調波
(偶数高調波)を含まない出力波形が得られる。以下、こ
れらの動作波形例を図２〜図１１を用いて説明する。

【００１１】図２は、回転型位置検出装置の基本的な構
成図を示したものである。３は、磁気ドラムであり、回
転軸４に取り付けられて回転できるようにしてある。磁
気ドラム３は、磁気記録媒体１を有し、表面に記録ピッ
チλの磁気信号ＮＳが連続して記録してある。また、前
記磁気ドラム３の磁気記録媒体１に対向して磁気センサ
２をスペーシングＳＰ(磁気ドラム１と磁気センサ２の
間隔)離して配置してあり、磁気センサ２は、ＭＲ素子
Ｒ10とＭＲ素子Ｒ20を有し、記録ピッチλに対してλ/
２の間隔で配置している。ＭＲ素子は、パーマロイ(Ｎ
ｉＦｅ)等の強磁性体の薄膜で、蒸着、エッチング等に
より作られる。ＭＲ素子は、印加磁界によりその電気抵
抗が変化する。そこで、磁気ドラム３が回転すればＭＲ
素子に加えられる磁界が位置によって変化し、それによ
って、ＭＲ素子の電気抵抗も変化する。従って、ＭＲ素
子の電気抵抗により、磁気ドラム３の回転位置を検出す
ることができる。

【００１２】図３は、ＭＲ素子の磁界に対する特性を示
している。ＭＲ素子は、図３(イ)に示すように、磁界の
正負(＋Ｈ及び−Ｈ)に関係なく、磁界の大きさの２乗に
反比例して電気抵抗が減少する。従って、ＭＲ素子に図
３(ロ)のような入力磁界Ｈが印加されると、図３(ロ)の
〜に対応して図３(ハ)のようにＭＲ素子Ｒ1の電気
抵抗が変化し、１サイクルの磁界変化に対してＭＲ素子
Ｒ1の電気抵抗の変化は２サイクルとなる。また、ＭＲ
素子Ｒ2は、ＭＲ素子Ｒ1に対し位相がλ/２ずれただけ
の同様の抵抗変化となる。このような抵抗変化を示すＭ
Ｒ素子Ｒ1及びＲ2は、図２に示したように、電源Ｅに対
して直列に接続され、その接続点の出力端子ｅ0から、
図３(ニ)のような出力波形が得られる。

【００１３】図４〜図６は、前述した「ＰROCEEDINGS O
F THE ４TH ＳENSOR ＳYMPOSIUM、1984.pp.281〜284」
の補足説明図である。図４は、磁気記録媒体１と磁気セ
ンサ２の展開図である。磁気記録媒体１には、記録ピッ
チλの磁気信号を連続配置したINCトラックＴINCと１回
転に１個(場合によっては、複数個)の磁気信号を記録し
たZトラックＴZを有している。この磁気記録媒体１に対
向する磁気センサ２は、INCトラックＴINCに対向してＭ
Ｒ素子Ｒ1〜Ｒ8とＭＲ素子ＲZ3及びＲZ4がそれぞれ所定
の間隔で配置され、ZトラックＴZに対向してＭＲ素子Ｒ
Z1及びＲZ2が所定の間隔で配置されている。これらのＭ
Ｒ素子Ｒ1〜Ｒ8及びＲZ1〜ＲZ4は、図５に示す回路構成
で接続され、それぞれのＭＲ素子の接続点の出力端子
(一般に、ＭＲ素子間は、記録ピッチλに対し、λ/２の
配置としている。)ｅa、ｅa’、ｅb及びｅb’とｅz及び
ｅz’より、図６(イ)に示すようなINCセンサグループの
出力波形の一例として、電気角でほぼ９０度位相のずれ
たブリッジ出力(ｅa−ｅa’)及び(ｅb−ｅb’)と図６
(ロ)に示すようなZセンサグループの出力波形の一例と
して、ブリッジ出力(ｅz−ｅz’)が得られる。また、図
４で示した磁気センサ２のＭＲ素子ＲZ3及びＲZ4は、IN
Cセンサグループに対し、それぞれ所定の間隔を持って
両側に配置し、磁気的な影響の無い構成を取っている。

【００１４】一方、INCセンサグループのＭＲ素子は、
端子数の削減及び電流密度の確保(特に、ＭＲ素子の長
さを短する必要があるとき等)のために、ＭＲ素子を折
り返して使用する場合がある。図７に、折り返しパター
ンにおける、磁気記録媒体１と磁気センサ２の展開図を
示す。尚、図７は、説明を解り易くするため、INCセン
サグループの出力を１相の例で示している。

【００１５】図７のような折り返しパターンの構成とし
た場合、磁気センサ２の構成によっては、Zセンサグル
ープのＭＲ素子ＲZ3をINCセンサグループのＭＲ素子の
折り返しパターン(この例では、ＭＲ素子Ｒ2)の中に配
置しなければならない場合がある。

【００１６】図８は、図７に示した磁気センサ２のINC
センサグループのＭＲ素子Ｒ1〜Ｒ4の接続例を示したも
のである。ここで、記録ピッチλが充分広く、折り返し
の幅Ｗが広く設定できる場合には、ＭＲ素子Ｒ2とＭＲ
素子ＲZ3の間での磁気的な影響は問題とならないが、記
録ピッチλが数百μｍと短い場合には、ＭＲ素子Ｒ2と
ＭＲ素子ＲZ3のそれぞれの間隔が狭くなり、電源Ｅに直
列に接続されるＭＲ素子Ｒ1とＭＲ素子Ｒ2の磁気的なバ
ランスが崩れ、出力端子ｅaの波形には偶数調波が乗っ
てしまう。この様子を図９を用いて説明する。

【００１７】図９は、図７で示した磁気記録媒体１が移
動した場合の、INCセンサグループのＭＲ素子Ｒ1、Ｒ
2、Ｒ3及びＲ4の抵抗変化を示したものである。ＭＲ素
子Ｒ1は、図３で示したように記録ピッチλの間で、１
サイクルの抵抗変化を示す。また、この抵抗変化は、Ｍ
Ｒ素子の飽和の影響などで、第２高調波が含まれた波形
となる。従って、ＭＲ素子Ｒ1の抵抗変化は、図示のよ
うに基本波成分Ｒf1と第２高調波成分Ｒh1に分けること
ができる。また、ＭＲ素子Ｒ2は、ＭＲ素子Ｒ1に対し
て、λ/２の配置としているので、ＭＲ素子Ｒ1の抵抗変
化に対して、電気角で１８０度位相がずれた同様な抵抗
変化となる。同様にＭＲ素子Ｒ3及びＲ4も図示のような
抵抗変化を示す。ここで、ＭＲ素子Ｒ2の抵抗変化に着
目すると、ZセンサグループのＭＲ素子ＲZ3の影響によ
り、ＭＲ素子Ｒ2は、他のＭＲ素子Ｒ1、Ｒ3及びＲ4に比
べ、磁気記録媒体１の磁気信号に感応し易くなり、ＭＲ
素子の磁気飽和が増加し、第２高調波が増加してしま
う。このため、図８に示したＭＲ素子Ｒ1とＲ2による出
力ｅaには、図９に示したように第２高調波が残ってし
まう。これに対し、ＭＲ素子Ｒ4とＲ3は、どちらも同じ
磁界の影響を受けるので、その出力ｅa’では、第２高
調波が打ち消された出力電圧が得られる。そこで、これ
らの出力電圧ｅaとｅa’によるブリッジ出力を見ると、
先に示した出力ｅaに残っている第２高調波の影響によ
り、第２高調波が含まれてしまう。このように、出力電
圧に第２高調波が含まれてしまうと、図１０に示すよう
に上下非対称の波形ｅaとなってしまい、波形整形した
後のパルス波形Ｅaは、ＯＮの時の幅とＯＦＦの時のパ
ルス幅(通常は、Ｔ1≒Ｔ2となる。)がずれてしまう。こ
のような波形の基では、移動体の位置信号として誤差が
生じ、高精度な位置制御や速度制御等ができなくなって
しまう。また、出力電圧を正弦波信号等のアナログ信号
として用いる場合においても、同様に位置(角度)信号等
の誤差要因となり、高精度な位置制御や速度制御などが
できない。

【００１８】図１１は、正弦波出力におけるスペーシン
グに対するセンサ出力と第２高調波の関係を示したもの
である。センサ出力は、スペーシングに対し最大値を持
つ特性となる。一般に、磁気センサはセンサ出力が最大
となる付近(最適スペーシングと呼ぶ)に設定し、磁気ド
ラム等の偏芯などによるセンサ出力振幅の変動を抑制す
る効果を狙っている。一方、センサ出力ｅa及びｅa’の
基本波に対する第２高調波の比は、図示のようにセンサ
出力ｅaの特性がスペーシングに対し大きく変化し、最
適スペーシング付近で最大となり、センサ出力ｅa’の
特性に比し、５倍の値となっている。これが、図７及び
図８に示したZセンサグループのＭＲ素子ＲZ3による磁
気的アンバランスのために生じるものある。従って、こ
の磁気的アンバランスを打ち消すようにダミーセンサを
配置させたのが、本発明の図１である。

【００１９】図１２は、他の実施例を示したものであ
り、ダミーセンサをINCセンサグループのＭＲ素子Ｒ3に
配置させている。このような配置とした場合、電源に直
列に接続したＭＲ素子Ｒ4とＲ3の接続点で得られる出力
電圧ｅa’は、図７のようになり、ＭＲ素子Ｒ1とＲ2の
接続点から得られる出力電圧ｅaに対し、１８０度位相
がずれた波形となる。従って、出力電圧ｅaとｅa’によ
るブリッジ出力は、お互いの差動出力となるため、基本
波成分ｅfaとｅfa’は、足し合わされ、第２高調波成分
ｅhaとｅha’は、逆相で打ち消されるように動作する。
すなわち、図１のものが電源に直列に接続したＭＲ素子
間で補償したのに対して、図１２のものは、第２高調波
をセンサ出力のブリッジ間で補償する構成となってい
る。

【００２０】図１３は、図１２に示した磁気センサ２に
配置されたＭＲ素子Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4の接続図の一
例を示したものである。

【００２１】図１４は、他の一実施例であり、ダミーセ
ンサをブッリジを構成する全部のＭＲ素子Ｒ1、Ｒ3及び
Ｒ4の折り返しパターンの中に配置し、それぞれのＭＲ
素子が同じ磁界の影響を受けるように構成させたもので
ある。このように構成させても当然のこと、第２高調波
を補償でき、電源Ｅに直列に接続したＭＲ素子と更に、
ブリッジ間の両方で補償できるのでより高精度な出力を
得る場合に有効である。

【００２２】図１５は、図１４に示した磁気センサ２に
配置されたＭＲ素子Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4の接続図の一
例を示したものである。

【００２３】以上説明した例では、センサ出力として１
相出力のものについて述べたが、２相出力においても同
様の考えで、ダミーセンサを配置することにより、第２
高調波(偶数高調波)を補償した高精度な２相出力を得る
ことができる。

【００２４】図１６は、２相出力の一実施例を示したも
のである。この例は、図１４に示した他の一実施例のも
のを２相出力のものに適用したもので、ＭＲ素子Ｒ1、
Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、及びＲ8の折り返しパターンの中
にダミーセンサを配置しており、ＭＲ素子Ｒ1、Ｒ2、Ｒ
3及びＲ4で１相の出力を得て、ＭＲ素子Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7
及びＲ8でもう１相の出力を得るように構成している。
この２相の出力は、ほぼ電気角で９０度の位相差を持っ
ており、移動体の移動方向の判別や２相出力のそれぞれ
の立ち上がり及び立ち下がりエッジを検出して分解能向
上等に用いられる。

【００２５】図１７は、図１６に示した磁気センサ２に
配置されたＭＲ素子Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ
7及びＲ8の接続図の一例を示したものである。

【００２６】図１８は、２相出力における他の一実施例
を示したものである。この例は、図１６に示したものに
おいて、特に、記録ピッチλが小さくて、INCセンサグ
ループのそれぞれのＭＲ素子Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ
5、Ｒ6、Ｒ7及びＲ8の間隔が狭く、お互いに磁気的な影
響を与える場合に有効である。すなわち、ＭＲ素子Ｒ1
〜Ｒ8において、例えば、ＭＲ素子Ｒ1とＲ5、Ｒ5とＲ
2、Ｒ2とＲ6…と言う具合にお互い向かい合った素子同
士は、同じような磁界(磁気記録媒体からの磁界に対し
て)の影響を受けるが、ＭＲ素子Ｒ1及びＲ8について
は、それぞれ外側の素子が他の素子に比べ、磁界の影響
が小さくなってしまう。そこで、ダミーセンサをそれぞ
れの外側に配置させ、全部のＭＲ素子が磁気的にバラン
スするように構成させたものである。

【００２７】図１９は、図１８に示した磁気センサ２に
配置されたＭＲ素子Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ
7及びＲ8の接続図の一例を示したものである。

【００２８】以上説明した例では、INCセンサグループ
のＭＲ素子を折り返しパターンで述べてきたが、図２０
に示すように折り返しパターンで無い場合でも、同様な
効果を得ることが出来る。すなわち、INCセンサグルー
プに配置されるZセンサグループのＭＲ素子ＲZ3及びＲZ
4を図示のように配置させた場合、ダミーセンサをそれ
ぞれ図示のように、ＭＲ素子Ｒ3とＲZ3及びＭＲ素子Ｒ6
とＲZ4の間隔と同じ間隔で配置させ、各ＭＲ素子が感じ
る磁界の影響を同じくして、磁気的にバランスさせる構
成としている。

【００２９】図２１は、図２０における他の一実施例で
ある。図１８に示したものと同様の効果を得るようにし
たものである。すなわち、INCセンサグループのＭＲ素
子Ｒ1及びＲ8の外側に配置させると共に、ＭＲ素子ＲZ3
とＲ4あるいはＲ5とＲZ4とほぼ同じ間隔としている。従
って、INCセンサグループの各ＭＲ素子Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、
Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7及びＲ8は、ダミーセンサとZセンサ
グループのＭＲ素子ＲZ3、ＲZ4により、それぞれが対称
なパターン構成となり、各ＭＲ素子が磁気記録媒体１の
磁気信号に対し、同じように感応するように動作するた
め、各ＭＲ素子の第２高調波は同じ大きさとなり、第２
高調波を逆位相で打ち消すことが出来る。

【００３０】一方、以上述べたダミーセンサの処理につ
いては、単に、磁気的バランスのみを考慮する場合に
は、図２２に示すように電気的な接続をしなくてもよ
い。

【００３１】また、図２３のようにダミーセンサをそれ
ぞれ、どちらか(正極あるいは負極)の電源に接続すれ
ば、磁気的なバランスが良くなると共に、新たに外部か
らの電気的ノイズに対して強くなる効果も得られる。

【００３２】更に、図２３のようにダミーセンサを電源
に対して直列に接続して、通電すれば、各ＭＲ素子Ｒ1
〜Ｒ8は、ZセンサグループのＭＲ素子の発熱による温度
の影響と同じ発熱の影響を受けるため、温度のバランス
が良くなり、図２３に示した効果の他に、新たに温度に
対するオフセットの変化を小さくできる効果が得られ
る。

【００３３】以上述べたダミーセンサの効果を図２５に
示す。図２５は、ダミーセンサが有る時と無い時のセン
サ出力の基本波に対する第２高調波の比を、スペーシン
グに対して示したものである。このように、本発明のよ
うにダミーセンサを入れたものは、ダミーセンサの無い
ものに比して、最適スペーシングで約１/１０以下に第
２高調波を低減でき、より高精度な位置センサを提供で
きることがわかる。

【００３４】また、移動体としては、以上説明した回転
型のものもあるが、図２６に示す直線運動の位置検出装
置としても良い。１は磁気記録媒体で、２は、磁気セン
サである。これらの動作は、図２に示したものと全く同
じであり、磁気センサ２あるいは磁気記録媒体１が矢印
の方向に移動して、磁気センサ２と磁気記録媒体１の相
対位置が変われば、ＭＲ素子Ｒ1〜Ｒ8に印加される磁界
が変化し、図３に示したような原理で出力が得られの
で、直線運動の位置を検出することが出来る。

【００３５】本発明を使用した応用例の一実施例を図２
７と図２８により説明する。図２７は、制御用モータに
本発明を応用した例で、５は、制御モータで、軸４には
磁気記録媒体１を持った磁気ドラム３を取り付けてい
る。磁気ドラム３の磁気記録媒体１には２つの磁気トラ
ックを設け、INCトラックＴINC用とZトラックＴZ用とし
て用いている。これに対向して、磁気センサ２を支持台
６を介して固定している。この磁気センサ２には、ＭＲ
素子ＲがINCセンサ用としてINCトラックＴINCに、ま
た、Zセンサ用としてZトラックＴZ及びINCトラックＴIN
Cに配置されている。このような構成なので、図２で説
明したように動作し、制御モータ５の位置を高精度に検
出することが出来る。

【００３６】図２８は、制御モータの制御ブロック図の
一例を示す。制御モータＭは、モータ軸を介して位置検
出装置Ｐ.Ｓを接続しており、位置検出装置Ｐ.Ｓの出力
は、位置制御部Ｐ.Ｃと速度制御部Ｓ.Ｃに入力されてい
る。位置制御部Ｐ.Ｃには位置指令が外部から与えら
れ、位置検出装置Ｐ.Ｓの出力と比較し、その差に応じ
た出力を速度制御部Ｓ.Ｃに与えている。速度制御部Ｓ.
Ｃでは、その値と位置検出装置Ｐ.Ｓの出力と比較し、
その差に応じた出力を電流指令または電圧指令としてモ
ータに与えモータを駆動する。このように動作するの
で、モータを高精度に制御出来る。

【００３７】尚、以上の説明に用いた磁気記録媒体は、
非磁性体に磁性塗料を塗布したものであったが、樹脂等
と磁性材をバインドした、プラスチックマグネットのよ
うなものを使用いても良い。この場合、磁気記録媒体表
面の研磨、切削加工等が容易になり、作業効率が向上す
る効果が得られる。

【００３８】更に、磁気抵抗効果素子は、強磁性体磁気
抵抗効果素子あるいは半導体磁気抵抗効果素子のいずれ
でも同様の動作をするので、どちらでも同じ効果が得ら
れる。また、前記磁気抵抗効果素子と同様な動作をする
磁電変換素子を使用しても、同じ効果が得られることは
言うまでもない。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、INCトラックに対向す
るZセンサグループのＭＲ素子に対し、ｎを整数とし
て、ｎ±(λ/２)の位置に、ダミーのＭＲ素子を配置す
ることにより、INCセンサグループの各ＭＲ素子は、磁
気的にバランスするので第２高調波を低減でき、高精度
な位置検出装置を提供することが出来る効果が得られ
る。

【００４０】また、ダミーのＭＲ素子を電源に接続する
ことにより、外来ノイズに対して誤動作しなくなり、信
頼性の向上が図れる効果も得られる。

【００４１】さらに、ダミーのＭＲ素子を電源に接続し
て通電することにより、INCセンサグループの各ＭＲ素
子は、温度的にバランスするので、温度の対するオフセ
ットの変化を補償できる効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すインクリメンタル部の
磁気記録媒体と磁気センサの展開図である。

【図２】磁気抵抗効果素子を用いた回転型位置検出装置
の基本構成図である。

【図３】磁気抵抗効果素子の基本動作説明図である。

【図４】基準位置検出付き位置検出装置の基本構成を示
す磁気記録媒体と磁気センサの展開図である。

【図５】図４に示した磁気抵抗効果素子の接続回路図で
ある。

【図６】図５に示した接続回路の出力波形例図である。

【図７】折り返しパターンにおけるダミーのＭＲ素子が
無い例を示したインクリメンタル部の磁気記録媒体と磁
気センサの展開図である。

【図８】図７に示した磁気抵抗効果素子の接続回路図で
ある。

【図９】図８に示した接続回路の出力波形例図である。

【図１０】図９に示した出力波形の波形整形後のパルス
波形例図である。

【図１１】図８に示した接続回路の出力波形の特性例図
である。

【図１２】本発明の他の実施例を示すインクリメンタル
部の磁気記録媒体と磁気センサの展開図である。

【図１３】図１２に示した磁気抵抗効果素子の接続回路
図である。

【図１４】本発明のその他の一実施例を示すインクリメ
ンタル部の磁気記録媒体と磁気センサの展開図である。

【図１５】図１４に示した磁気抵抗効果素子の接続回路
図である。

【図１６】２相出力の例における本発明の他の一実施例
を示すインクリメンタル部の磁気記録媒体と磁気センサ
の展開図である。

【図１７】図１６に示した磁気抵抗効果素子の接続回路
図である。

【図１８】２相出力の例における本発明のその他の一実
施例を示すインクリメンタル部の磁気記録媒体と磁気セ
ンサの展開図である。

【図１９】図１８に示した磁気抵抗効果素子の接続回路
図である。

【図２０】ストレートパターンにおける本発明の他の一
実施例を示すインクリメンタル部の磁気記録媒体と磁気
センサの展開図である。

【図２１】同じくストレートパターンにおける本発明の
他の一実施例を示すインクリメンタル部の磁気記録媒体
と磁気センサの展開図である。

【図２２】ダミーの磁気抵抗効果素子の接続例を示す接
続回路図である。

【図２３】同じくダミーの磁気抵抗効果素子の接続例を
示す接続回路図である。

【図２４】同じくダミーの磁気抵抗効果素子の接続例を
示す接続回路図である。

【図２５】本発明を用いた位置検出装置の特性例を示す
図である。

【図２６】本発明を直線運動する位置検出装置に用いた
他の実施例を示す図である。

【図２７】本発明を制御用モータに用いた他の実施例を
示す図である。

【図２８】制御モータの制御ブロック図である。

【符号の説明】

１…磁気記録媒体、２…磁気センサ、Ｒ…磁気抵抗効果
素子、λ…記録ピッチλ、３…磁気ドラム、４…軸、Ｓ
Ｐ…スペーシング、Ｅ…電源、ｅ…出力端子、Ｒf…抵
抗変化の基本波成分、Ｒh…抵抗変化の高調波成分、ｅf
…出力電圧の基本波成分、ｅh…出力電圧の高調波成
分、Ｅa…パルス出力、Ｔ1…パルス出力のオン時の幅、
Ｔ2…パルス出力のオフ時の幅、５…制御用モータ、６
…支持台。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田島文男茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動体または固定体に取り付けられた、磁
気信号ＮＳを記録した磁気記録媒体と固定体または移動
体に取り付けられた、磁気抵抗効果素子により構成した
磁気センサとにより、前記移動体の位置及び基準位置等
の他の位置を検出する位置検出装置において、前記磁気記録媒体は、少なくとも１つのトラックに記録
ピッチλの磁気信号ＮＳを連続配置したものと、他の少
なくとも１つのトラックに他の磁気信号グループを配置
した複数の磁気信号トラックを有し、前記磁気センサ
は、前記連続信号を検出する複数の磁気抵抗効果素子グ
ループと前記他の磁気信号を検出する他の磁気抵抗効果
素子グループで構成され、連続磁気信号トラックと他の
磁気信号トラックに配置された他の磁気抵抗効果素子グ
ループの磁気抵抗効果素子により、前記他の磁気信号グ
ループの磁気信号を検出するように構成すると共に、前
記他の磁気抵抗効果素子グループの磁気抵抗効果素子と
同一構成のダミーの磁気抵抗効果素子を前記連続信号を
検出する複数の磁気抵抗効果素子グループに配置し、前
記連続信号を検出する複数の磁気抵抗効果素子グループ
で得られる出力の偶数高調波を低減させることを特徴と
した位置検出装置。
【請求項２】請求項１において、前記連続磁気信号を配
置した磁気信号トラックに対向する他の磁気抵抗効果素
子グループの磁気抵抗効果素子に対し、ｎを整数とし
て、ｎ±(λ/２)の位置に、前記ダミーの磁気抵抗効果
素子を配置したことを特徴とする位置検出装置。
【請求項３】請求項１において、前記ダミーの磁気抵抗
効果素子を前記他の磁気抵抗効果素子グループの磁気抵
抗効果素子が前記複数の磁気抵抗効果素子グループの磁
気抵抗効果素子に隣合わない全ての磁気抵抗効果素子の
近傍に配置させたことを特徴とする位置検出装置。
【請求項４】請求項１において、前記ダミーの磁気抵抗
効果素子を前記複数の磁気抵抗効果素子グループの磁気
抵抗効果素子の両側に配置させたことを特徴とする位置
検出装置。
【請求項５】請求項１において、前記ダミーの磁気抵抗
効果素子の構成を、前記複数の磁気抵抗効果素子グルー
プの磁気抵抗効果素子に配置された前記他の磁気抵抗効
果素子グループの磁気抵抗効果素子のピッチ及びパター
ンと同じ配置としたことを特徴とする位置検出装置。
【請求項６】請求項１において、前記複数の磁気抵抗効
果素子グループの磁気抵抗効果素子は、折り返しパター
ンで構成され、少なくとも１つの折り返しパターンの内
側には他の磁気抵抗効果素子グループの磁気抵抗効果素
子が配置され、その折り返しパターンと電源に対して直
列に接続される前記複数の磁気抵抗効果素子グループの
磁気抵抗効果素子の折り返しパターンの内側にダミーの
磁気抵抗効果素子を配置させたことを特徴とする位置検
出装置。
【請求項７】請求項１において、前記複数の磁気抵抗効
果素子グループの磁気抵抗効果素子は、折り返しパター
ンで構成され、少なくとも１つの折り返しパターンの内
側には他の磁気抵抗効果素子グループの磁気抵抗効果素
子が配置され、他の磁気抵抗効果素子グループの磁気抵
抗効果素子が配置された前記折り返しパターンの磁気抵
抗効果素子とブリッジ構成される他方の、電源に対して
直列に接続された前記折り返しパターンの磁気抵抗効果
素子の一方にダミーの磁気抵抗効果素子を配置し、且
つ、前記他の磁気抵抗効果素子グループの磁気抵抗効果
素子が配置された折り返しパターンの磁気抵抗効果素子
と前記ダミーの磁気抵抗効果素子が配置された折り返し
パターンの磁気抵抗効果素子の電源を同じ極性(正極あ
るいは負極)としたことを特徴とする位置検出装置。
【請求項８】請求項１において、前記複数の磁気抵抗効
果素子グループの磁気抵抗効果素子は、折り返しパター
ンで構成され、少なくとも１つの折り返しパターンの内
側には他の磁気抵抗効果素子グループの磁気抵抗効果素
子が配置され、前記他の磁気抵抗効果素子グループの磁
気抵抗効果素子が配置されない全ての折り返しパターン
の内側にダミーの磁気抵抗効果素子を配置させたことを
特徴とする位置検出装置。
【請求項９】請求項１において、前記複数の磁気抵抗効
果素子グループの磁気抵抗効果素子は、折り返しパター
ンで構成され、少なくとも１つの折り返しパターンの内
側には他の磁気抵抗効果素子グループの磁気抵抗効果素
子が配置され、前記他の磁気抵抗効果素子グループの磁
気抵抗効果素子が配置されない全ての折り返しパターン
の内側に前記他の磁気抵抗効果素子グループの磁気抵抗
効果素子と同じピッチ及びパターン構成のダミーの磁気
抵抗効果素子を配置させたことを特徴とする位置検出装
置。
【請求項１０】請求項１において、ダミーの磁気抵抗効
果素子を電源の正極あるいは負極に接続したことを特徴
とする位置検出装置。
【請求項１１】請求項１において、ダミーの磁気抵抗効
果素子を電源に接続して通電したことを特徴とする位置
検出装置。
【請求項１２】請求項１において、複数のダミーの磁気
抵抗効果素子を電源に対して直列に接続し、他の磁気抵
抗効果素子グループの磁気抵抗効果素子と同等の温度分
布を持たせたことを特徴とする位置検出装置。
【請求項１３】請求項１において、連続信号を検出する
複数の磁気抵抗効果素子で得られる正弦波出力の偶数高
調波を低減させることを特徴とする位置検出装置。
【請求項１４】請求項１において、連続信号を検出する
複数の磁気抵抗効果素子で得られる正弦波出力の第２高
調波を低減させることを特徴とする位置検出装置。
【請求項１５】機器を駆動する制御用モータと位置を検
出する位置検出装置を装備したものにおいて、位置を検
出する位置検出装置として請求項１の位置検出装置を用
いたことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項１６】機器を駆動する制御用モータと位置を検
出する位置検出装置を装備し、前記位置検出装置の信号
と位置指令を比較することにより、位置制御を行う装置
において、位置を検出する位置検出装置として請求項１
の位置検出装置を用いたことを特徴とするモータ位置制
御装置。
【請求項１７】機器を駆動する制御用モータと位置を検
出する位置検出装置を装備し、前記位置検出装置の信号
と速度指令を比較することにより、速度制御を行う装置
において、位置を検出する位置検出装置として請求項１
の位置検出装置を用いたことを特徴とするモータ速度制
御装置。
【請求項１８】移動体または固定体に取り付けられた、
磁気信号ＮＳを記録した磁気記録媒体と固定体または移
動体に取り付けられた、磁電変換素子により構成した磁
気センサとにより、前記移動体の位置及び基準位置等の
他の位置を検出する位置検出装置において、前記磁気記録媒体は、少なくとも１つのトラックに記録
ピッチλの磁気信号ＮＳを連続配置したものと、他の少
なくとも１つのトラックに他の磁気信号グループを配置
した複数の磁気トラックを有し、前記磁気センサは、前
記連続信号を検出する複数の磁電変換素子グループと前
記他の磁気信号を検出する他の磁電変換素子グループで
構成され、連続磁気信号トラックと他の磁気信号トラッ
クに配置された他の磁電変換素子グループの磁電変換素
子により、前記他の磁気信号グループの磁気信号を検出
するように構成すると共に、前記他の磁電変換素子グル
ープの磁電変換素子と同一構成のダミーの磁電変換素子
を前記連続信号を検出する複数の磁電変換素子グループ
に配置し、前記連続信号を検出する複数の磁電変換素子
グループで得られる出力の偶数高調波を低減させること
を特徴とした位置検出装置。