JPS5860215A - 位置検出付エンコ−ダ - Google Patents
位置検出付エンコ−ダInfo
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- JPS5860215A JPS5860215A JP56158088A JP15808881A JPS5860215A JP S5860215 A JPS5860215 A JP S5860215A JP 56158088 A JP56158088 A JP 56158088A JP 15808881 A JP15808881 A JP 15808881A JP S5860215 A JPS5860215 A JP S5860215A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、位置検出付エンコーダに係多、特に磁気エン
コーダに関するものである。
コーダに関するものである。
まず、この種エンコーダの従来例に係るもので、磁気エ
ンコーダとブラシレスモータの位置検出を一体化したも
のの例を一第1,2図によシ説明する。
ンコーダとブラシレスモータの位置検出を一体化したも
のの例を一第1,2図によシ説明する。
ここで、第1図は、従来例に係るものの配置平面図、第
2図は、その部分側面図である。
2図は、その部分側面図である。
図で、IAは、ブラシレスモータなどの回転体のシャフ
ト、2人は回転磁性体円板、3八は磁気抵抗効果素子(
以下、MR素子という。)基板で、20Aはエンコーダ
用トラック、21Aは位置検出用トラック、301−j
:エンコーダ用MR素子で、31八〜33Aは、位置検
出用MR素子(U、V。
ト、2人は回転磁性体円板、3八は磁気抵抗効果素子(
以下、MR素子という。)基板で、20Aはエンコーダ
用トラック、21Aは位置検出用トラック、301−j
:エンコーダ用MR素子で、31八〜33Aは、位置検
出用MR素子(U、V。
W相)である。
すなわち、第1図に示すように、回転磁性体円板2人を
、エンコーダ部に係るエンコーダ用トラック20Aと1
位置検出部に係る位置検出用トラック21Aとに分けて
あり、それに対向するMR素子のエンコーダ部に係るエ
ンコーダ用MR素子30Aと、位置検出部に係る位置検
出用MR素子31A〜33Aとを有しているものである
。
、エンコーダ部に係るエンコーダ用トラック20Aと1
位置検出部に係る位置検出用トラック21Aとに分けて
あり、それに対向するMR素子のエンコーダ部に係るエ
ンコーダ用MR素子30Aと、位置検出部に係る位置検
出用MR素子31A〜33Aとを有しているものである
。
また、第2図に示すごとく、各MR素子30A〜33A
と、回転磁性体円板2人とは、ある間隙をもって配置さ
れているものである。
と、回転磁性体円板2人とは、ある間隙をもって配置さ
れているものである。
以上のような構成であるため、回転磁性体円板2Aが回
転すると、エンコーダ部の磁気記録信号に係るエンコー
ダ用トラック20Aも回転し、その記録信号に応じ、そ
れに対向するエンコーダ用MR素子30Aには出力が発
生する。
転すると、エンコーダ部の磁気記録信号に係るエンコー
ダ用トラック20Aも回転し、その記録信号に応じ、そ
れに対向するエンコーダ用MR素子30Aには出力が発
生する。
また、位置検出部に係る各位置検出用MR素子31A〜
33Aは、ブラシレスモータを3相とすると、各々電気
角で120度ずらして配置されているため1回転磁性体
円板2人が回転すると、その回転により、上記の位置検
出用MR素子31A〜33Aには、U、V、W3相の信
号が表われるものである。
33Aは、ブラシレスモータを3相とすると、各々電気
角で120度ずらして配置されているため1回転磁性体
円板2人が回転すると、その回転により、上記の位置検
出用MR素子31A〜33Aには、U、V、W3相の信
号が表われるものである。
しかし、上記した従来例に係るものでは、前述のごとく
、位置検出用MR素子31A〜33Aを各々120度ず
らして配置するので、どうしてもMR素子基板3Aが大
きくなるものである。
、位置検出用MR素子31A〜33Aを各々120度ず
らして配置するので、どうしてもMR素子基板3Aが大
きくなるものである。
普通、MR素子は蒸着などで作るので、その基板サイズ
が犬きぐなると、高価になると同時に、歩留りも低下し
、量産性が悪くなる。
が犬きぐなると、高価になると同時に、歩留りも低下し
、量産性が悪くなる。
また、回転磁性体円板2人の位置検出の記録信号に係る
ものを全周に記録する、この方式では、MR素子に常に
NまたはSの磁界が印加される。
ものを全周に記録する、この方式では、MR素子に常に
NまたはSの磁界が印加される。
一般に、MR素子は、正逆の磁界にたいし同じように抵
抗が変化するので、上記のようなS、N磁界を判別する
ことはできないから、MR素子に磁気バイアスを加えて
、そのS、Nを判別するなどの対策が必要であった。
抗が変化するので、上記のようなS、N磁界を判別する
ことはできないから、MR素子に磁気バイアスを加えて
、そのS、Nを判別するなどの対策が必要であった。
さらに、エンコーダ部と位置検出部との磁気信号記録が
、ともに円周方向であり、相互に影響して磁気干渉を起
し、安定した出力が得られないものである。
、ともに円周方向であり、相互に影響して磁気干渉を起
し、安定した出力が得られないものである。
本発明は、上記従来技術に係るものの欠点を解消し、M
R素子の基板を小さくして、全体を小形にし、歩留りを
向上させて量産効果を上げるとともに、磁気バイアスな
どが無くとも位置検出を行えるように、し、さらに、エ
ンコーダ部と位置検出部との磁気干渉を無くすようにし
た位置検出付エンコーダの提供を、その目的とするもの
である。
R素子の基板を小さくして、全体を小形にし、歩留りを
向上させて量産効果を上げるとともに、磁気バイアスな
どが無くとも位置検出を行えるように、し、さらに、エ
ンコーダ部と位置検出部との磁気干渉を無くすようにし
た位置検出付エンコーダの提供を、その目的とするもの
である。
本発明の特徴は、回転軸へ取付けられて表面に磁性体を
有する回転磁性体円板と、この回転磁性体円板に対向し
て配置される磁気抵抗効果素子とよ多構成されるエンコ
ーダにおいて、前記磁気抵抗効果素子は、その位置検出
部とエンコーダ部とを直交せしめて上記回転磁性体円板
の径方向へほぼ一直線上に構成し、かつ当該回転磁性体
円板を同心円的にエンコーダ部と位置検出部とに分割し
て、上記磁気抵抗効果素子のそれぞれと直交するように
磁気信号を記録せしめた位置検出付エンコーダにある。
有する回転磁性体円板と、この回転磁性体円板に対向し
て配置される磁気抵抗効果素子とよ多構成されるエンコ
ーダにおいて、前記磁気抵抗効果素子は、その位置検出
部とエンコーダ部とを直交せしめて上記回転磁性体円板
の径方向へほぼ一直線上に構成し、かつ当該回転磁性体
円板を同心円的にエンコーダ部と位置検出部とに分割し
て、上記磁気抵抗効果素子のそれぞれと直交するように
磁気信号を記録せしめた位置検出付エンコーダにある。
なお詳しくは、回転磁性体円板の位置検出部をモータ相
数だけ分割するとともに、エンコーダ部との信号記録方
向を直交する方向とすることにより、MR素子を径方向
に一直線に配置するようにして、MR素子基板の寸法を
大幅に小さくできるようにし、かつ、エンコーダ部と位
置検出部との磁気干渉も無い配置としたものであり、な
お位置検出部の信号記録は、電気角で180度おきに信
号記録の部分と記録しない部分とを設けるようにし位置
信号が正確に取出せるようにしたものである。
数だけ分割するとともに、エンコーダ部との信号記録方
向を直交する方向とすることにより、MR素子を径方向
に一直線に配置するようにして、MR素子基板の寸法を
大幅に小さくできるようにし、かつ、エンコーダ部と位
置検出部との磁気干渉も無い配置としたものであり、な
お位置検出部の信号記録は、電気角で180度おきに信
号記録の部分と記録しない部分とを設けるようにし位置
信号が正確に取出せるようにしたものである。
次に、本発明に係る実施例を、第3図ないし第6図によ
シ説明する。
シ説明する。
ここで、第3図は1本発明の一実施例である3相8極に
係るものの配置平面図、第4図は、そのトラック区別模
式的説明断面図、第5図は、その磁気抵抗効果素子基板
の拡大要部平面図(第3図のものの下側に相当する。)
、第6図は、そのタイムチャート図である。
係るものの配置平面図、第4図は、そのトラック区別模
式的説明断面図、第5図は、その磁気抵抗効果素子基板
の拡大要部平面図(第3図のものの下側に相当する。)
、第6図は、そのタイムチャート図である。
まず、第3〜5図において、1は、ブラシレスモータに
係る回転体のシャフト、2は回転磁性体円板(以下、単
に円板という。)、3は磁気抵抗効果素子(以下、MR
素子という。)基板である。
係る回転体のシャフト、2は回転磁性体円板(以下、単
に円板という。)、3は磁気抵抗効果素子(以下、MR
素子という。)基板である。
また、20はエンコーダ用トラックで、21〜23は、
位置検出用トラック(U、V、W相用)、24は磁性体
を示すものである。
位置検出用トラック(U、V、W相用)、24は磁性体
を示すものである。
そして、210,220,230は、位置検出用トラッ
ク21〜23の無信号区間で、211゜221.231
は、その信号記録区間である。
ク21〜23の無信号区間で、211゜221.231
は、その信号記録区間である。
さらに、30はエンコーダ用MR素子、伽キ寡30−T
は、エンニー・ダ用MR素子30の端子部、30−Cは
、同じく接続部であり、31〜33は、それぞれ位置検
出用MR素子(U、V、W相用)である。
は、エンニー・ダ用MR素子30の端子部、30−Cは
、同じく接続部であり、31〜33は、それぞれ位置検
出用MR素子(U、V、W相用)である。
そして、第3図で、点線は、仮示的なもので、これで示
される各MR素子の点線内の縦、横の実線は、配置方向
を示すものである。
される各MR素子の点線内の縦、横の実線は、配置方向
を示すものである。
すなわち、回転体のシャフト1には円板2が取付けてあ
り、この円板2の表面には、下記に述べる磁性体24が
塗られている。
り、この円板2の表面には、下記に述べる磁性体24が
塗られている。
上記の円板2と、あるギャップを介し対向してエンコー
ダ用MR素子309位置検出用MR素子31〜33が配
置されたMR素子基板3が固定されているものである。
ダ用MR素子309位置検出用MR素子31〜33が配
置されたMR素子基板3が固定されているものである。
しかして、円板2には、前記のエンコーダ用MR素子3
0と、U、V、W相の位置検出用MR素子31〜33に
対応して、磁性体24に係る、エンコーダ用トラック2
0、U、V、W相用の位置検出用トラック21〜23を
有しているものである。
0と、U、V、W相の位置検出用MR素子31〜33に
対応して、磁性体24に係る、エンコーダ用トラック2
0、U、V、W相用の位置検出用トラック21〜23を
有しているものである。
上記のMR素子基板3は、ガラスなどの絶縁物からなる
もので、前記円板2側の面に、ノく−マロイなどの各M
R素子が一直線上に配置されていて。
もので、前記円板2側の面に、ノく−マロイなどの各M
R素子が一直線上に配置されていて。
各MR素子は、第3図に示す点線内実線配置の長手方向
に直角な磁界により抵抗変化を生じるものである。
に直角な磁界により抵抗変化を生じるものである。
すなわち、エンコーダ用MR素子30は、径方向に配置
されており、位置検出用MR素子31〜33は、径方向
へ直角に配置されているものである。
されており、位置検出用MR素子31〜33は、径方向
へ直角に配置されているものである。
そして、円板2の同心円最外周には、エンコーダトラッ
ク20が図示のような磁気信号が、円周方向にS、N極
と記録しである。
ク20が図示のような磁気信号が、円周方向にS、N極
と記録しである。
また、その内側には、U相用の位置検出用トラック21
があり、磁気信号の信号記録区間211が、電気角で1
80度、径方向にS、N極と記録してあり、その両側に
、電気角で180度、信号が記録されていない無信号区
間210があって、そこから電気角で180度のところ
には、径方向に、上記の始めとは逆にN、S極と信号が
記録された信号記録区間211がある。
があり、磁気信号の信号記録区間211が、電気角で1
80度、径方向にS、N極と記録してあり、その両側に
、電気角で180度、信号が記録されていない無信号区
間210があって、そこから電気角で180度のところ
には、径方向に、上記の始めとは逆にN、S極と信号が
記録された信号記録区間211がある。
以上の、ように、極数8極の半分である4ケ所に信号が
記録されているものである。
記録されているものである。
上記のU相用の位置検出用トラック21の内側は、■相
用の位置検出用トラック22で、U相用の位置検出用ト
ラック21にたいして、電気角で180度、位置がずれ
、信号記録区間221のように信号が記録されているも
のである。
用の位置検出用トラック22で、U相用の位置検出用ト
ラック21にたいして、電気角で180度、位置がずれ
、信号記録区間221のように信号が記録されているも
のである。
そして、その信号の記録は、上記のU相と全く同様であ
るが、そのU相のS極に近いところは、やはりS極にな
るように、またN極に近いところはN極になるように、
第3図図示のように記録されているものであり、220
は無信号区間である。
るが、そのU相のS極に近いところは、やはりS極にな
るように、またN極に近いところはN極になるように、
第3図図示のように記録されているものであり、220
は無信号区間である。
さらに、前記のV相の内側は、W相用の位置検出用トラ
ック23で、■相と電気角で120度の位置がずれて信
号が記録された信号記録区間231があり、これらV相
とW相との信号も、互いに近づいた°ところは同じ極性
になるように信号が記録されているものであって、23
0は無信号区間である。
ック23で、■相と電気角で120度の位置がずれて信
号が記録された信号記録区間231があり、これらV相
とW相との信号も、互いに近づいた°ところは同じ極性
になるように信号が記録されているものであって、23
0は無信号区間である。
以上のような構成による作動ならびに効果を、第6図の
タイムチャート図をあわせ、次に説明する。
タイムチャート図をあわせ、次に説明する。
まず、円板2が、第3図に示す(イ)点から同図示の矢
印方向に(ニ)点まで回転したとすると。
印方向に(ニ)点まで回転したとすると。
エンコーダ部の出力は、S、N極と同じ数の磁界の変化
が得られ、エンコーダ用M几素子30の抵抗変化が表わ
れ、当該MR素子30に電流を流しておけば、第6図の
(a)のような出力が得られるものである。
が得られ、エンコーダ用M几素子30の抵抗変化が表わ
れ、当該MR素子30に電流を流しておけば、第6図の
(a)のような出力が得られるものである。
これは、当該MR素子30がS、N極の区別ができない
ために、記録信号の倍の出力が取出せるものである。
ために、記録信号の倍の出力が取出せるものである。
次に、U、V、W相に係る位置検出用MR素子31〜3
3の出力は、第5図の(b)、((り。
3の出力は、第5図の(b)、((り。
(d)のような信号が得られる。
ここで、U相の場合を考えると1図示の(イ)点では、
位置検出用MR素子31が磁気記録信号に対向するので
、当該MR,素子の抵抗が低下するので、それに電流を
流しておけば、電圧変化として、図示の(b)のような
信号が得られるものである。
位置検出用MR素子31が磁気記録信号に対向するので
、当該MR,素子の抵抗が低下するので、それに電流を
流しておけば、電圧変化として、図示の(b)のような
信号が得られるものである。
この信号は、(ロ)、(ハ)1 (ニ)まで同じ信号
が得られ、(ニ)を過ぎると記録信号がないので1図示
のごとく信号が得られなくなる。
が得られ、(ニ)を過ぎると記録信号がないので1図示
のごとく信号が得られなくなる。
次に、V相の場合を考えると、(イ)点では。
位置検出用MR素子32の抵抗が低下しておシ。
(ロ)点で磁界が無くなるので抵抗が元に戻るから1図
示の(C)のような出力が得られる。
示の(C)のような出力が得られる。
同様にW相においても、(ハ)点から位置検出用MR素
子33に磁界が加わり、(d)のような出力が得られる
ものである。
子33に磁界が加わり、(d)のような出力が得られる
ものである。
これは1丁度、ブラシレスモータの8極で考えると、4
5度だけ信号が発生し、残シの45度は信号が得られな
いものであシ、45度は電気角で考えると180度にな
シ、ブラシレスモータの磁極NまたはSを検出できるこ
とになる。
5度だけ信号が発生し、残シの45度は信号が得られな
いものであシ、45度は電気角で考えると180度にな
シ、ブラシレスモータの磁極NまたはSを検出できるこ
とになる。
また、第6図の(b)、(c)の位相は、電気角で12
0度に相当するので、3相の位置検出ができることが分
るものである。
0度に相当するので、3相の位置検出ができることが分
るものである。
以上のように、上記実施例によれば、MR素子基板を、
MR素子の一直線上配列ということで十分小形にするこ
とができる。
MR素子の一直線上配列ということで十分小形にするこ
とができる。
また、そのために、−直線上に相互に間隔を小さくして
、蒸着することができ、同時に蒸着上Mft素子のバラ
ツキを無くし均一なものにすることができ、その歩1シ
が向上するので、量産性に適し、安価にできるとともに
、位置検出部とエンコーダ部との磁気干渉も無い安定し
た動作を行なえるものである。
、蒸着することができ、同時に蒸着上Mft素子のバラ
ツキを無くし均一なものにすることができ、その歩1シ
が向上するので、量産性に適し、安価にできるとともに
、位置検出部とエンコーダ部との磁気干渉も無い安定し
た動作を行なえるものである。
しかも、磁気バイアスなども不要なものである。
以上の点をも含め、上記実施例に係るものによれば、要
約して1次のような諸効果を所期することができるもの
である。
約して1次のような諸効果を所期することができるもの
である。
(1)MR素子の配置を一直線上に並べることができ、
MR素子基板の面積を非常に小さくできるので、小形で
安価な素子構成が得られるとともに、歩留りも向上し、
量産に適した位置検出付エンコーダを得ることができる
。
MR素子基板の面積を非常に小さくできるので、小形で
安価な素子構成が得られるとともに、歩留りも向上し、
量産に適した位置検出付エンコーダを得ることができる
。
(2)エンコーダ部と位置検出部のMR素子、および磁
気信号の記録方向を直交するように選ぶことにより、磁
界の相互干渉を無くすことができ、常に安定した出力を
可能にすることができる。
気信号の記録方向を直交するように選ぶことにより、磁
界の相互干渉を無くすことができ、常に安定した出力を
可能にすることができる。
(3)位置検出部の磁気記録を、記録有り、記録無し、
の部分を設けることにょシ、別途の磁気バイアスなどを
不要にして位置検出を可能にすることができる。
の部分を設けることにょシ、別途の磁気バイアスなどを
不要にして位置検出を可能にすることができる。
しかして、上記における磁気信号記録の記録角度は、そ
の目的に応じて、所要の配置とすることができるもので
ある。
の目的に応じて、所要の配置とすることができるもので
ある。
また、MR素子の一直線上配列は、凹凸配列を含む、は
ぼ−直線状でよいものである。
ぼ−直線状でよいものである。
さらに、上記実施例はブラシレスモータに係るものであ
るか、本発明は、これに限定されず、たとえばミシン軸
に取付けた針の位置検出、あるいは情報機器などにおけ
る回転角度検出に用いることができるなど、汎用的なも
のである。
るか、本発明は、これに限定されず、たとえばミシン軸
に取付けた針の位置検出、あるいは情報機器などにおけ
る回転角度検出に用いることができるなど、汎用的なも
のである。
以上に述べたところにより、本発明によるときは、その
小形化を含めて生産性にすぐれ、安定性能の信頼性ある
位置検出付エンコーダを得ることができるもので、すぐ
れた実用的効果を奏する発明ということができる。
小形化を含めて生産性にすぐれ、安定性能の信頼性ある
位置検出付エンコーダを得ることができるもので、すぐ
れた実用的効果を奏する発明ということができる。
第1図は、従来例に係るものの配置平面図、第2図は、
その部分側面図、第3図は、本発明の一実施例である、
3相8極に係るものの配置平面図。 第4図は、そのトラック区別模式的説明断面図、第5図
は、その磁気抵抗効果素子基板の拡大要部平面図、第6
図は、そのタイムチャート図である。 1・・・回転体のシャフト、2・・・回転磁性体円板、
31、・磁気抵抗効果素子基板、20・・・エンコーダ
トラック、21〜23・・・位置検出用トラック(U、
V。
その部分側面図、第3図は、本発明の一実施例である、
3相8極に係るものの配置平面図。 第4図は、そのトラック区別模式的説明断面図、第5図
は、その磁気抵抗効果素子基板の拡大要部平面図、第6
図は、そのタイムチャート図である。 1・・・回転体のシャフト、2・・・回転磁性体円板、
31、・磁気抵抗効果素子基板、20・・・エンコーダ
トラック、21〜23・・・位置検出用トラック(U、
V。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、回転軸へ取付けられて表面に磁性体を有する回転磁
性体円板と、この回転磁性体円板に対向して配置される
磁気抵抗効果素子とよシ構成されるエンコーダにおいて
、前記磁気抵抗効果素子は、その位置検出部とエンコー
ダ部とを直交せしめて上記回転磁性体円板の径方向へほ
ぼ一直線上に構成し、かつ当該回転磁性体円板を同心円
的にエンコーダ部と位置検出部とに分割して、上記磁気
抵抗効果素子のそれぞれと直交するように磁気信号を記
録せしめたことを特徴とする位置検出付エンコーダ。 2、特許請求の範囲第1項記載のものにおいて。 磁気抵抗効果素子は同一基板上に構成したものである位
置検出付エンコーダ。 3、特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、回転軸
をブラシレスモータの回転軸とし、回転磁性体円板にお
ける位置検出部をブラシレスモータの相数に対応して分
割せしめたものである位置検出付エンコーダ。 4、特許請求の範囲第3項記載のものにおい2て、回転
磁性体円板の位置検出部は、ブラシレスモータの極数を
Pとした場−合、電気角で180度ごとにP/2だけ磁
気信号を記録し、残シのP/2の一部分には磁気信号を
記録しないようにしたものである位置検出付エンコーダ
。 5、特許請求の範囲第3項記毅のものにおいて、回転磁
性体円板のエンコーダ部と位置検出部との磁気信号の記
録は、各々円周方向にたいして、平行および直角方向と
するとともに、磁気抵抗効果素子の方向も各々直交する
方向としたものである位置検出付エンコーダ。 6、特許請求の範囲第3項記載のものにおいて。 回転磁性体円板における位置検出部の磁気信号記録の極
性は、隣接する相と同じ極性になるようにしたものであ
る位置検出付エンコーダ。
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