JPS6184518A

JPS6184518A - 位置検出用磁気センサ

Info

Publication number: JPS6184518A
Application number: JP20634384A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Kawamata; 昭一川又; Tadashi Takahashi; 正高橋; Kunio Miyashita; 邦夫宮下
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-10-03
Filing date: 1984-10-03
Publication date: 1986-04-30

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】〔発明の利用分野〕本発明は、位置検出装置に係り、特に、磁気センサに関
する。

〔発明の背景〕

位置検出装置に関する先行技術（特開昭５４−１１５２
５７　およびＵＳＰ−４０３９９３６）には、磁気セン
サを位置検出に利用することにより、精度向上が可能で
あることが開示されている。しかし、この技術は、磁気
センサの端子部および端子部までの配線に関する技術上
の問題については考慮されていない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、位置検出用磁気センサに係り、特に、
磁気センサ基板上の電源端子および出力端子の数を最少
限とすると共に端子部の配線抵抗を小さく均一にして、
磁気センサの小形化を図ると共に、前記、電源端子およ
び出力端子までの配線を少なくする構造とし、さらに、
磁気抵抗効果素子部を電源配線で囲うようにして、対ノ
イズ性を向上させた磁気センサを提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、磁気抵抗効果素子を用いた位置検出用磁気セ
ンサにおいて、磁気センサを構成する複数個の磁気抵抗
効果素子を左右に２分割し、各々のグループの端子を共
通にして、正極及び負極の電源端子に配線すると共に磁
気抵抗効果素子部を囲うようにすることにより、磁気セ
ンサの小形化を可能とし、外来ノイズなどの対ノイズ性
を向上させた位置検出用磁気センサを得るように構成し
たことである。

〔発明の実施例〕

本発明に係る実施列を説明する前に、まず、本発明に係
るものの基本的な動作例を、第２図ないし第９図により
説明する。

第２図は、本発明に係る位置検出装置をモータに使用し
た場合の略本構成図である。第２図において、１はモー
タ、３は回転ドラムである。磁気信号を記録した磁性体
４を有する回転ドラム３は、モータシャフト２に固着さ
れている。５は、磁気抵抗効果素子Ｒで構成される磁気
センサであり、回転ドラム３に対向し、小さな間隙を介
して配置される。なお、６は磁気センサを固定する支持
台である。一方、位置検出装置の検出精度の向上から磁
気センサの高分解能化が必要とされる。この方法として
、磁気抵抗効果素子Ｒを少しずつ位相をずらして多相に
配置し、その出力を回路処理により波形合成して高分解
能化を図るものがある。

第３図は、第２図に示した回転ドラム３における磁性体
４と磁気センサの配置を示す拡大展開図であり、前述し
た高分解能を得るだめの磁気センサの基本構成図である
。すなわち、第３図は、４相の列で、ｍ　＝　４であり
、磁気抵抗効果素子は記録波長（Ｎ極と８極の間隔）λ
に対してλ／８ずつ離して配置している。この磁気抵抗
効果素子Ｒａｐ几−ｇ　Ｒ＠　Ｉ　Ｒｄｌ　ａｍ’　Ｈ
Ｒｂ’　ｇ　Ｒｅ’およびＲ４′は、第３図に示す接続
図のように（ｍ＋１）組すなわち５組で、その抵抗変化
の位相を±π／ｍ（２７２ｍ）ずらして配置するも・の
である。

第４図は、第３図における磁気抵抗効果素子の接続図で
ある。すなわち、前記の各磁気抵抗効果素子を第４図の
ように各々３端子に接続し、各々の３端子の両端に電圧
Ｖｔ−加えて、その出力端から電圧ｅ、、ｅ、、ｅ、、
ｅ４およびｅ、／、２得ようとするものである。周昶の
ように、磁気抵抗効果素子は磁界に対して抵抗が変化す
る特性を有しておシ、第３図に示す磁性体（回転ドラム
）４が矢印方向に移動すると、各磁気抵抗効果素子は第
５図のように抵抗が変化する。なお１．第５図では、一
方の磁気抵抗効果素子部、′とＲ１の組は、他方のル、
と凡、′の組と同じように抵抗値が変化するのでＲ，、
’と１％　、の組は省略したものである。このように、
磁気抵抗効果素子Ｒ，とＲａ’による出力ｅｌを基準に
考えると、磁気抵抗効果素子ＲｈとＲｒｂ’による出力
ｅｂがλ／８位相が遅れ、順次ｅ、、ｅａおよびｅ、／
のようにλ／８ずつ位相が遅れる。なお、第６図ｕ、Ｆ
Ｌ、とＲ１’の組の３端子出力の電圧波形を示したもの
である。ここで、これらｅ、、ｅ、、ｅ、、ｅ、および
ｅ、′（第４図）の出力において、ａｔ　＋ｅｂ　、　
ｅｂ　＋ｅ＠　、　ａｓ　＋ｅ４およびｅａ＋ｅａ’と
各出力を加えると各々λ／８位相がずれた４相出力が得
られる。

上記は、第７図に示すように、電圧比較器または、走勤
アンプなどの素子ＯＦ　Ｉ”ＯＰ４に第４図の３端子出
力ｅ、などの各出力を人力することで各アンプの出力に
第８図に示すようなｍ相すなわち４相の方形波出力が得
られるものである。そして、これらの出力Ｅ１〜Ｅａを
各々第７図に示すような排他的ＯＲ回路ＥＯ几１および
ＥＯＲｚを通して第９図に示すような、各々人相および
Ｂ相の２相出力を得るようにしたものである。この２相
出力ＡおよびＢは、前述した出力Ｅ、〜Ｅａに比べ２倍
の出力パルスが得られ、２相間出力人。

Ｂ　Ｉｆ４Ｊの位相が９０°ずれた出力となるものでる
る。

従って、磁気抵抗効果素子の相！２ｍを過当に選択する
ことで２倍化、３倍化などの整数倍化が可能となるもの
である。しかし、相数ｍが増えると磁気センサ５の磁気
抵抗効果素子部の配置が複雑になり、また、磁気抵抗効
果素子部および、これらに至る配線も複雑になシ問題と
なる。第１図は、不発明の位置検出用磁気センサの一実
施例である。

ここで、第３図と同符号の部分は同等部分を示している
。磁気センサ５の同一基板上に整然と配置された磁気抵
抗効果素子部＆　Ｉ　ＥＬｂ’　ｇ　Ｐ！Ｊｅ　１凡、
／。

几ａ’　Ｉ　Ｒａ’　ＨＲｂ　ｌ　８％　ｌ几−および
几、の一端（下端）は、配、ｖｊＩＬｔ＝ＬＩｏを介し
て、磁気センサの基板の一方向に配置される端子部Ｔ１
〜ＴｌＧに接続されている。また、前記、磁気抵抗効果
素子の他方の一端（上端）は、左右２つのグループ（グ
」えばルａ’　Ｉ　Ｒａ　、　ＲａＺ　Ｒａ’とＲ＋ａ
’ＩＲｂ＋凡、′。

几ｄ、几、）に分かれ、Ｒｈ’　ｇ　Ｒａ　ｐ　Ｒａ’
　Ｈ几、′のグループは共通に配線Ｌｐに、また、ル、
′、几す、几、′。

Ｒａ、几、のグループは共通に配線ＬＨに接続され、電
源端子部であるＴｐおよびＴＮに接続されている。

以上のような構成の磁気抵抗効果素子部、端子部Ｔｌ　
−Ｔ１０　、Ｔｐ　、Ｔｓおよび配線Ｌ＋−Ｌｔｏ＋Ｌ
ｐ　、ＬＮなどは、ガラス基板上に蒸着により作られる
場合が多く、前述の磁気抵抗効果素子Ｒと配線を同一材
料で行う場合もある。従って、配線Ｌ１〜Ｌ＋ｏおよび
Ｌｐ　、Ｌｓなどは、磁気抵抗効果素子＆に比して充分
幅を広くできる配置として配線抵抗を減らしている。さ
らに、電源端子ＴｐおよびＴＮへの配線については、各
グループの磁気抵抗効果素子Ｒを共通で使用するため、
充分広いスペース金とシ配腺抵抗を減らすと共に前記、
磁気抵抗効果素子部の周辺部の配線ＬｐおよびＬｓを磁
気抵抗効果素子に近接させ、さらに磁気センサの全体面
積の１０％以上の面積とすることにより、外来ノイズが
磁気抵抗効果素子部の内部に混入するのを防止している
。

このような構成の磁気センサにすると、電源端子がＴｐ
とＴＮの最小数で済み、各グループに分けた磁気抵抗効
果素子の一端が共通に各々電源端子ＴｐおよびＴＭへの
配線ＬｐおよびＬＨに接続でき、出力端子数を最少数に
できる。また、各配線は交叉することなしに配置される
と共に、磁気抵抗効果素子部を電源配線ＬｐおよびＬｓ
で近接して囲うようにしているため、磁気セ／すを小形
にでき、外来ノイズが磁気抵抗効果素子に混入するのを
防止できる。さらに、各配線がお互いに交叉しないので
、磁気抵抗効果菓子間の相互干渉がなくなり耐ノイズ性
が向上する。

第１０図は、本発明の他の実＝ｍ＋を示すものであシ、
第１図と同一符号の部分は同等部分を示している。第１
０図において、第１図との相違点は′電源の配線Ｌｐお
よびＬＮをできる限シ広くするため、電源端子Ｔｐおよ
びＴＮを２個ずつ使用したことでろシ、第１図に比して
さらに電源の配線抵抗を小さくできる。このクリでは、
端子部を２個ずつ使用しているが、３個、４個と多くし
ても効果は期待できるが、形状については大きくなる。

第１１図は、第１図に示した電源端子ＴｐおよびＴｓを
２分割した２グループの磁気抵抗効果素子の中央部に配
置した例である。このような構成にすると、電源端子Ｔ
ｐおよびＴＮへの配１ｆｌｉＪ　Ｌ　ｐおよびＬＮが近
接して平行するため、電源からのノイズが磁気抵抗効果
素子に誘導されにくい効果が得られる。

以上の実施例では、位置検出装置をモータに取り付けた
回転体の例で示したが、第１２図に示すような直線運動
的な移動体の位置検出用としても同等の効果を得ること
ができる。第１２図において、７は、直線運動を行う移
動体であ）、表面には磁気信号を記録した磁性体４が装
着されてお先これに対向して磁気センサ５を配置してい
る。なお、磁気センサ５については、第１図、第１０図
、第１１図と同じである。また、本実施例では移動体７
を移動させる構成としたが、移動体７を固定して、磁気
センサ５を移動させても良い。

〔発明の効果〕

前述した本発明によれば、磁気センサの電源端子を、最
少数で各磁気抵抗効果素子を共通に使用する配置として
おシ、また、正極２よび負極の電源端子までの配線を広
くして、各磁気抵抗効果素子の周辺に近接して配置する
構成としているため、′ＩＡ源端子と磁気センサの出力
端子が交叉することなしに、構成できるので、外米ノイ
ズが磁気抵抗効果素子に混入するのを防止できる幼果が
める。

これらに加えて、磁気抵抗効果素子と出力端子間の配線
を広くして、配線抵抗を小さくする構成としているので
、磁気抵抗効果素子の抵抗変化率が配線抵抗で低下する
のを防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実Ｎし０構成を示す磁気センサ部の
平面図、第２図は、本発明を実施した位置検出用磁気セ
ンサ付モータの略本ｗｔ成図、第３図は位置検出用磁気
センサの拡大展開図、第４図は磁気センサの結線図、第
５図〜第９図は本発明に係るものの基本動作説明図、第
１０図〜第１１図は他の実施例、第１２図は直線運動す
る移動体に本発明を実施した例である。。１・・・モータ、２・・・モータシャフト、３・・・回
転ドラム、４・・・磁性体、５・・・磁気センサ、６・
・・支持台、７・・・移動体、Ｒ・・・磁気抵抗効果素
子、Ｔ１〜’Ｉ’ｔ。・・・磁気センサの出力端子、Ｌ１〜Ｌｔｏ・・・磁気
抵抗効果素子と出力端子間の配線、Ｔｐ、Ｔｗ・・パ電
源端子、Ｌｐ　、Ｌｗ・・・磁気抵抗効果素子と電源端
子秀７ｍ舒ｌＩＪ署２Ｍ゛Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】１、移動体の移動部又は、固定部に取り付けられ、表面
に、磁気信号を記録した磁性体を有する磁気信号源とこ
れに対向した固定部又は、移動部に配置する磁気抵抗効
果素子を設けた磁気センサにより構成し、前記、移動体
の移動位置を、前記、磁気センサの抵抗変化として取り
出す位置検出装置で、磁気センサに設けられる磁気抵抗
効果素子を同一基板上に複数個構成し、前記、磁気抵抗
効果素子の出力端子を磁気センサの一方向から取り出す
ようにした磁気センサにおいて、前記、複数個の磁気抵
抗効果素子の一端は、磁気抵抗効果素子を左右に２分割
する中心部より、各々、磁気抵抗効果素子から遠ざける
方向に配線を引き出し、さらに磁気抵抗効果素子の長手
方向に引き出して磁気センサの出力端子に配線され、他
方の一端は、前記、複数個の磁気抵抗効果素子を左右に
２分割するように分け、各々は、磁気センサの基板上に
構成されて、磁気抵抗効果素子に電源を供給するための
電極である正極および負極の電源端子までの配線を共通
にすると共に磁気抵抗効果素子に近接して囲うように配
線したことを特徴とする位置検出用磁気センサ。２、前記特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、前
記、正極および負極の電源端子を、前記、磁気センサの
出力端子より各々、最外側に配置したことを特徴とする
位置検出用磁気センサ。３、前記特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、前
記、２分割に分けた磁気センサの各々の出力端子を、前
記、正極および負極の電源端子より外側に配置したこと
を特徴とする位置検出用磁気センサ。４、前記特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、ｍ
≧４の偶数、ｎ＝整数として、磁気信号の記録ピッチ、
すなわち、Ｎ極とＳ極の間隔をλ＝２πとした場合、磁
気センサの構成を（ｎ±１／ｍ）πとなるように２（ｍ
＋１）個の磁気抵抗効果素子を配置し、この２（ｍ＋１
）個の磁気抵抗効果素子を左右に２分割するように分け
、各々、前記、正極および負極の電源端子までの配線を
共通にしたことを特徴とする位置検出用磁気センサ。５、前記特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、正
極および負極の配線面積を磁気センサ面積の１０％以上
としたことを特徴とする位置検出用磁気センサ。