JPS629217A - 磁気式回転検出器 - 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、磁気式回転検出器の改良に関するもので−あ
る。磁気式回転検出器は、回転軸に多極着磁した永久磁
石ドラムあるいはディスクを　　゛取り付け、表面の着
磁パターンを、近接して設けた磁気に感応する素子で検
出して回転状態を知るものである。

〔従来の技術〕

このような磁気式回転検出器としては、たとえば「磁気
抵抗効果素子（以下ＭＲセンサという）を月いた磁気検
出器」　（昭和５６年度電気通信学会総合全国大会。予
稿１６１）がある。

この磁気検出器は、永久磁石の磁化ピッチをｐとすると
さ、ＭＲセンサの各ストライプを１／４ｐずつ離して配
置し、各ストライプをブリッジ後続することによりＡ相
、Ｂ相に対応するインクリメント信号出力を得るもので
ある。

ブリツノの端子部には疑似正弦波信号が現われ、これを
増幅、波形整形して、所要の矩形波信号を得るのが一般
である。

磁気式回転検出器の中には、出力信号として矩形波出力
を必要とするのではなく、正弦波に極力近い出力を必要
とするものがある。このような場合には１米技術による
検出器では十分対応することができなかった。すなわち
、正弦波信号のピーク値がセンサと永久磁石の間隔（以
下スペーシングという）の影響を大きく受けるようにな
り、回転時にドラムの偏心などによってスペーシングが
変動すると、これがそのまま出力電圧の変動となって表
われる欠点があった。

以下、この原因について説明する。

第６図はもっとも基本的な検出器の構成を示す要部斜視
図であり、２は天方向に回転する永久磁石ドラム、２１
〜２３はピッチｐで着磁された着磁パターンである。ま
た１１〜１４はピッチｐ　／　２で配置されたＭＲセン
サストライブである。

いま、センサストライプ１１のみについて着目する。着
磁パターン　（たとえば２１）がストライプ１１の直下
にあるときは、その磁束は着磁パターン２１を横切るこ
とはないからストライプ１１の抵抗値は無磁界のときの
値（この値をＲとする）のままであるが、永久磁石ドラ
ム２が回転して着磁パターン２１がストライプ１１の直
下からずれるに従ってストライプ１１は、２つの着磁パ
ターン（たとえば２１お上り２２）の間にある磁束の影
響を受けるようになり、そ・の抵抗値は低下する。つい
で次の着磁パターン（、たとえば２２）がストライプ°
１１の直下に近付くに従い、ストライプ１１は再び磁束
の影響を受けないようになり、抵抗値はもとの値Ｒ＊で
増加する。

第７図はこの状況を示す、ドラムの回転（移動）に伴な
ってス）ライブの抵抗値は周期的に変化する。

第７図において実線Ａで示した白線は、設定スペーシン
グが比較的小さい場合であって、着磁パターンがセンサ
ストライプから少しずれると、ストライプには十分な磁
束が横切るようになるため抵抗値は急速に下がり、以後
は磁束がさらに増しても磁気抵抗効果が飽和するために
抵抗値はほとんど下がらず、はぼ飽和値Ｒｓ達する。こ
のような場合の抵抗変化は実線Ａのごとく、急峻なピー
クがピッチｐで現われるような形態となる。

つぎに点線Ｂで示した曲線について説明する。

この曲線は、設定スペーシングが大きい場合であって、
着磁パターンからの磁束がセンサストライプに十分達し
なくなるため、ストライプの抵抗値はその飽和値Ｒｓま
では下がらなくなる。

なお、こあような領域ではドラム回転中スペーシングが
変動すると、その変動が抵抗値の変化の波形１こそのま
ま影響する。たとえばスペーシングが僅かに減少すると
、抵抗値の変化波形は図中の一点鎖線Ｃのごとくなる。

センサストライプの抵抗値が第７図のごとく変化したと
き、第６図に示したプリツノ回路における出力電圧がい
かに変化するかを示したのがＭＳ８図である。

第８図において３本の出力電圧曲＃！Ａ１、Ｂ１、Ｃ１
はそれぞれ第７図の曲線Ａ、ＢＳＣの条件に対応してい
る。第７図、第８図を比較すれば明らかなように、ドラ
ムの回１ｉ！（移動）に対するストライプの抵抗値の変
化とプリツノ回路の出力電圧の変化は、ピークがピッチ
ｐごとに現われる点で類似形状の曲線である。

第７図、第８図の曲線が前記の点で類似形状となること
は、つぎのように説明できる。第６図におけるストライ
プ１１〜１４の抵抗値は、それぞれ外部磁束のないとき
Ｒ１外部磁界が十分強いとき最小値（飽和値）Ｒｓとな
る。

この抵抗値の減少率（Ｒ−Ｒｓ）／Ｒは通常２〜４％程
度の小さい値である。また、ある瞬間をとってみれば、
着磁パターンに対する相対位置が同じであることから、
ストライプ１１と１３の抵抗値は等しく、またストライ
プ１２と１４の抵抗値は等しい。したがって、ある瞬間
におけるストライプ１１と１３の抵抗値Ｒ１を（１−α
）Ｒ１ストライプ１２と１４の抵抗値Ｒ２を（１−β）
Ｒと表わすことができる　（ａｔβは抵抗減少率である
。そしてその最大値は０゜０２〜０．０４の小さい値で
あり、ドラムの回転によりたえず周期的変化をしている
）。

この条件から、このときのブリツノ回路の出力電圧を計
算すると、第６図において Ｒ（（１−（１）＋（１−β）） したがって、端子Ｐに対する端子Ｑの電位、すなわち、
ブリツノ回路の出力電圧Δ■は、Ｒ（（１−α）＋（１
−β）） ａ、βは小さいので２次以上の項を省略して計算すると すなわち、ブリツノ回路の出力電圧の波形は、ストライ
プ１１．１３および１２．１４の抵抗変化波形を逆方向
に重畳したものであることがわかる。

また、ＷＳ２図から、設定スペーシングを大きくすると
、出力電圧波形は曲線Ｃ１のように正弦波に近いものと
なるが、出力電圧は小さく、かつスペーシングの変動の
影響を受けやすくなること、また設定スペーシングを小
さくすると出力電圧は大きく、かつスペーシング変動に
よって影響を受けにくいが、波形は先端の尖った正弦波
から遠いものとなることがわかる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、スペーシングの変動に影響されることが少な
くて正弦波に近い出力電圧信号を安定して取り出し、回
転状態を正確に検知することができる磁気式回転検出器
を提供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的達成のためには、センサストライプを横切る磁
束が最大時はセンサストライプの抵抗値の減少を飽和さ
せるに十分であるほど大きく、最小時はほとん零であり
、またその中間時にはセンサストライプの抵抗値を部分
的に飽和させてゆ（ようにすることが必要である。

本発明は、直線状のセンサストライプを用いるとともに
、各着磁パターンの巾をそれぞれセンサストライプの長
手方向に対して一方から他方に向かって狭めたことを特
徴とするものである。　　　　゛ 〔実施例〕 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図は永久磁石ドラムの円筒外周面にＮ。

Ｓ極を交互に多極着磁した着磁パターンの展開図の一部
を示すものであり、（ｎ）は本発明による着磁パターン
の一例を、（ｂ）は従来の着磁パターンをそれぞれ示す
ものである。

いずれの場合も巾Ｈ＝４ｍ−のディスク状の７工ライト
磁石または金属ドラムの円筒外周面に磁性体を塗布した
永久磁石ドラム２の円筒外周面に、−ピッチｐ＝０．８
ｍｓで着磁したものである。

そして、本発明による各着磁パターンの巾は（ａ）のよ
うに一方（巾誓＝０．５ｍｍ）から他方（巾ｔ＝０．２
ｍｍ）に向かって直線的に狭められている。しかし従来
のものは（ｂ）のように同じ巾−＝０．５ｍ＋論になっ
ている。

上記のように着磁した永久磁石ドラムに対しで、スペー
シングを０．５鋤■としてストライプ長２　、８１１Ｉ
ｍ、中３０μｌのパーマロイセンサ（図示せず）を岨み
合わせ、ｔＪＳ６図のものと同様に構成して出力電圧の
波形を観察した。

第５図はこの結果を示すものであり、本発明によるもの
は曲線りまたはＥのように正弦波に近い波形が安定して
現われるが、従来のものは急峻なピークがピッチｐごと
に現われる等その波形は不安定であった。

第２図、第３図、第４図は本発明の他の実施例における
着磁パターンをそれぞれ示すもので、着磁パターンの巾
を第２図は階段的に狭めたものであり、第３図は曲線的
に狭めたものであり、また第４図は狭める方向を交互に
反対向きとしたもの（各着磁パターンの巾は直線的に狭
まっている）である。

しかして、いずれの場合も前記第１図（ａ）の場合と同
様に、正弦波に近い波形の出力電圧が安定して得られる
ものである。

〔発明の効果〕

上述のように本発明は、各着磁パターンの巾を一方から
他方に向かって狭めたことにより、スペーシングの変動
に影響されることが少なく正弦波に近い出力電圧信号を
安定して取り出し、回転状態を正確に検知することがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における着磁パターンの一例
を示す一部屋開図、ＭＳ２図、第３図、第４図は本発明
の他の実施例における着磁パターンの例をそれぞれ示す
一部Ｊｔ間図、ｆｉ５図は本発明の一実施例におけるブ
リッジ回路の出力電圧とドラムの移動量との関係を示す
図、第６図は磁気式回転検出器の基本構成を示す要部斜
視図、ＭＳ７図は１本のセンサストライプの抵抗値とド
ラムの移動量との関係を示す図、第８図は４本のセンサ
ストライプで構成されたプリツノ回路の出力電圧とドラ
ムの移動量との関係を示１す図である。 ２　：永久磁石ドラム、１１　、−１２　　、１３　　
。 １４　：センサストラ身プ、　　３１　　＝　３２　　
ｍ３３　　、３４　　：着磁パターン 代理人　弁理士　　本　　間　　　　　崇第　ｌ　図 第２図　　算３図　　　第４図 第５　回

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒外周面に多極着磁が施され、回転軸に装着さ
   れて該回転軸と同期して回転する永久磁石ドラムと、該
   永久磁石ドラムの円筒外周面に近接して設けられた磁気
   抵抗効果素子を備えた磁気式回転検出器において、前記
   磁気抵抗効果素子を直線ストライプ形状とし、前記多極
   着磁により永久磁石ドラムの円筒外周面に交互に表われ
   るＮ極およびＳ極の各着磁パターンの巾を、それぞれ前
   記磁気抵抗効果素子の長手方向に対して一方から他方に
   向かって狭めたことを特徴とする磁気式回転検出器。
2. （２）着磁パターンの巾を、一方から他方に向かって直
   線的に狭めたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の磁気式回転検出器。
3. （３）着磁パターンの巾を、一方から他方に向かって段
   階的に狭めたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の磁気式回転検出器。
4. （４）着磁パターンの巾を、一方から他方に向かつて曲
   線的または直線と曲線とよりなる線により狭めたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁気式回転検出
   器。
5. （５）着磁パターンの巾を、狭める向きを交互に反対向
   きとしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第４
   項のいずれかに記載の磁気式回転検出器。