JPS6312913A - 磁気エンコ−ダのドラム - 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、例えば、周波数発電機あるいは磁気スケール
装置等に使用可能な磁気エンコーダのドラムに関する。

（従来の技術） 本発明に関連のある従来技術として、実開昭５８−１６
９５２０号公報記載の磁気スケール装置がある。

これは、第８図、第９図に示されているように、Ｎ極と
Ｓ極が交互に配置されてなる磁気スケール１の両側にバ
イアス磁界発生用の帯状磁石２．３を配置したものであ
る。このように構成する理由は次の通りである。

いま、第１０図に示されているような磁性体（Ｎｉ−Ｆ
ｅ　％　Ｎｉ−Ｃｏ等）のファインパターン４について
考える。このファインパターン４は磁気抵抗効果を有し
ていて磁気抵抗素子として用いられ、上述の磁気スケー
ル１に対向配置することによって磁気スケールｌの各磁
極を検知することができる。

上記ファインパターン４は矢印Ｍで示されているように
パターンと平行な方向に磁化され、また、この磁化Ｍ方
向と平行な方向に矢印■で示されているように電流が流
されるようになっている。磁気抵抗効果は、磁化Ｍ方向
と電流■方向との角度をθとすると、周知の通り、 ΔＲ／　Ｒｏｃ　ｓｔｎ　θ　　　　−−・　（１）と
なる。

次に、ファインパターン４に外部磁界Ｈを印加すると、
磁化Ｍ方向は第１２図に示されているように外部磁界Ｈ
に影響されて外部磁界Ｈ方向に傾き、電流■方向に対す
る角度がθとなる。この角度θの変化に伴い、（１）式
に従って磁気抵抗が変化し、第１１図に示されている磁
気抵抗曲線に従い０点からＡ点に移行する。外部磁界Ｈ
を取り去ると、磁化Ｍ方向は再び第１０図の状態に戻り
、磁気抵抗も原点に戻ろうとする。しかし、ファインパ
ターン４を形成する磁性膜中には欠陥があったり不純物
が混入していたりして磁化Ｍ方向は自刃では元の状態に
戻ることができず、磁気抵抗曲線は第１３図に示されて
いるように原点に戻ることなくヒステリシス特性をもつ
ことになる。その結果、ファインパターン４を有してな
る磁気抵抗素子を磁気スケールに対向させたときの出力
は、第１４図に示されているように歪んだものになる。

第８図、第９図に示されている従来の磁気スケールは、
上に述べたような磁気抵抗素子の出力信号の歪を解消す
るために考えられたもので、ファインパターン１の両側
にバイアス磁石２．３を配置することにより、ファイン
パターン１のパターンと平行な方向にバイアス磁界Ｈｂ
が加えられ、信号磁界Ｈがゼロのときでも、バイアス磁
界Ｈｂにより磁化Ｍ方向が強制的にパターンと平行な方
向に向けられ、これによって出力信号の歪が解消される
ようになっている。

以上述べたもののほかに、磁気エンコーダの出力信号の
歪の解消手段として、磁気スケールの両端部分にバイア
ス磁界発生部を帯状に形成すること、磁気抵抗素子にバ
イアス磁石を取りつけること等が考えられている。

（発明が解決しようとする問題点） 上に述べた従来の磁気エンコーダの出力信号の歪解消手
段によれば、バイアス磁石を用いたものにおいてはバイ
アス磁界が別途に必要となるため部品点数が多くなり、
組立作業が多くなると共にエンコーダの占有空間が多く
なるという問題がある。また、磁気スケールの両端部分
にバイアス磁界発生部を形成しようとすると、着磁方法
が難しく磁気スケール部に影響を与え易いという問題を
有する。

本発明は、かかる従来の問題点を解消すべくなされたも
ので、磁気抵抗素子にバイアス磁界を供給するに当たり
、簡単な構造で部品点数を減少しながらこれを実現し、
もって、常に安定した高精度の検出信号が得られるよう
にした磁気エンコーダのドラムを提供することを目的と
する。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、磁気記録媒体に記録した磁気信号の磁極境界
方向に一様なバイアス磁界を、上記磁気記録媒体の磁気
信号に重畳させて着磁したことを特徴とする。

（作用） 磁気抵抗素子を磁気記録媒体に対向配置することにより
、磁気抵抗素子の出力から磁気記録媒体の磁極を検知す
ることができる。磁気抵抗素子はバイアス磁界の影響を
受け、磁気信号の磁極境界では磁化方向が常に原位置に
戻る。

（実施例） 以下、本発明に係る磁気エンコーダのドラムの実施例を
図面を参照しながら説明する。

第１図、第２図に示されている実施例は、磁気エンコー
ダを例えばモータの回転制御等に用いられる周波数発電
機として通用した例であって、磁気エンコーダのドラム
であり、かつ、磁気記録媒体としての円板状の周波数発
電機マグネット１０には、Ｎ極とＳ極が周方向に交互に
形成されることにより磁気信号が記録されており、この
磁気信号の磁極境界と平行な方向に一様なバイアス磁界
が、上記磁気信号に重畳させて着磁されている。

このような周波数発電機マグネット１０を作る場合、ま
ず、第１図に示されているようにマグネット１０をソレ
ノイド状の着磁コイル１１の中に入れ、マグネット１０
の着磁面に平行で、かつ、後で形成される磁気スケール
としての磁極の境界面と平行な方向に一様に磁界を印加
してマグネット１０を着磁する。この着磁によって形成
される磁界はバイアス磁界となる。このバイアス磁界の
大きさは３０エルステツド（ｏｅ）程度で充分であり、
強い着磁をする必要がないため、他の部分への影響は少
ない。

次に、上記マグネッ）１０に磁気信号を記録する。

磁気信号の記録は、例えば第４図に示されているように
、マグネット１０を一定方向に一定速度で回転させなが
ら、マグネッ目０の周面に摺接させた磁気へラド１５に
よってマグネット１０の周面をＮ極とＳ極に交互に所定
の間隔で着磁することによって行うことができる。第３
図に示されているように、磁気信号１２の向きはマグネ
ット１ｏの周方向であり、バイアス磁界１３は磁気信号
１２の境界と平行な方向即ち磁気信号１２に直角な方向
であるから、磁気信号１２とバイアス磁界１３が互いに
干渉し合うことはない。

このように、磁気信号とバイアス磁界を発生するマグネ
ット１０の外周面に対しては、第３図に示されているよ
うに磁気抵抗素子１４が対向配置される。磁気抵抗素子
１４のパターンは磁気信号１２の方向に対し直角方向で
あり、磁気信号の変化に応じた磁気抵抗変化によりマグ
ネット１０の回転位置を検知することができる。

また、マグネット１０からは磁気信号１２の方向に直角
な方向に常にある程度のバイアス磁界１３が発生してい
るので、磁気抵抗素子１４のパターンがマグネフ目Ｏの
磁気信号と磁気信号との境界位置と対向していて磁気信
号がゼロであっても、磁気抵抗素子１４のパターンはバ
イアス磁界１３により磁化方向が強制的にパターンと平
行な方向に向けられ、これによって磁気抵抗素子１４の
出力の歪が解消される。

また、第８図、第９図について説明したような一般のバ
イアス磁界印加手段では、バイアス磁界の方向が磁気抵
抗素子のパターンに対し直角方向になるため、磁気抵抗
素子の特性曲線が第６図に示されているようにシフトす
るが、前述の本発明の実施例では、バイアス磁界１３は
磁気抵抗素子１４のパターン方向と平行になっているた
め、磁気抵抗素子１４の特性曲線は第５図に示されてい
るようにシフトのない特性曲線になる。従って、磁気抵
抗素子１４としてＮ１−Ｇｏのような磁気抵抗効果の大
きい材料を用いることができるし、第５図に示されてい
るように、第６図のような特性曲線がシフトする場合に
比べて２倍の周波数信号を得ることができる。

もっとも、本発明は、バイアス磁界の方向を磁気抵抗素
子のパターンの方向と平行にすることを必須の要件とす
るものではな（、バイアス磁界が磁気抵抗素子のパター
ンに対し直角方向に印加されても所期の目的を達成でき
る０例えば、第７図に示されている実施例では、磁気記
録媒体としてのマグネット１７の周面には磁気信号が中
心軸線に対し斜めに記録されており、この磁気信号を検
知する磁気抵抗素子１８のパターンは、少なくとも上記
磁気信号と対向する部分がこの磁気信号の傾きに応じた
角度で傾けて形成しである。これに対しバイアス磁界の
方向は、マグネット１７の中心軸線と平行となるように
着磁されている。

第７図の実施例によれば、磁気抵抗素子１８によってマ
グネット１７の磁気信号を検出することができ、これに
よりマグネット１７の回転位置を検出することができる
。また、バイアス磁界は磁気抵抗素子１８のパターンに
対し直角方向の成分を有するため、磁気抵抗素子１８の
特性曲線は第６図に示されているようにシフトされたも
のになり、周波数信号は前記実施例のものに比べて１／
２になる。

しかし、バイアス磁界の発生による磁気抵抗素子の出力
信号の歪解消効果は前記実施例と変わりがない。

（発明の効果） 本発明によれば、磁気信号の磁極境界方向に一様なバイ
アス磁界を、磁気記録媒体の磁気信号に重畳させて着磁
したため、バイアス用の磁石をエンコーダドラム又は磁
気抵抗素子に別途に付加する必要がなく、よって、磁気
エンコーダのドラム又はこれと対をなして用いられる磁
気抵抗素子の構造を簡単化できると共に部品点数を削減
することができる。また、バイアス磁石を別途に設ける
必要がないことから、バイアス磁石の取付誤差等の影響
を解消することができ、特性の安定した磁気エンコーダ
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る磁気エンコーダのドラムの一実施
例をバイアス磁界の形成手段と共に示す正面図、第２図
は同上実施例を磁気信号の記録状態と共に示す正面図、
第３図は同上実施例における信号磁界とバイアス磁界及
び磁気抵抗素子との関係を示す斜視図、第４図は同上実
施例における信号磁界の形成方法の例を示す平面図、第
５図は本発明を適用した場合の磁気抵抗素子の動作特性
の一例を示す線図、第６図は同じく磁気抵抗素子の動作
特性の別の例を示す線図、第７図は本発明に係る磁気エ
ンコーダのドラムの別の実施例を示す正面図、第８図は
従来の磁気エンコーダの例を示す平面図、第９図は同上
正面図、第１０図は磁気エンコーダに用いられる磁気抵
抗素子のファインパターンの例を示す平面図、第１１図
は磁気抵抗素子の磁気抵抗効果を示す線図、第１２図は
上記磁気抵抗素子に外部磁界を印加した場合の磁化方向
の変化を第１０図に準じて示す平面図、第１３図は磁気
抵抗素子の出力波形の歪の原因となる磁気抵抗効果特性
を示す線図、第１４図は同上磁気抵抗効果特性に基づく
出力波形の歪の例を示す線図である。 １０・・・磁気記録媒体としてのマグネット、１３・・
・バイアス磁界、　１４・・・磁気抵抗素子、１６・・
・磁極境界、　１７・・・磁気記録媒体としてのマグネ
ット、　１８・・・磁気抵抗素子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁気記録媒体に記録した磁気信号を磁気抵抗素子
   により検知するようにした磁気エンコーダにおいて、上
   記磁気信号の磁極境界方向に一様なバイアス磁界を、上
   記磁気記録媒体の磁気信号に重畳させて着磁したことを
   特徴とする磁気エンコーダのドラム。