JPS63235815A - Magnetic encoder - Google Patents

Magnetic encoder

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JPS63235815A
JPS63235815A JP6806787A JP6806787A JPS63235815A JP S63235815 A JPS63235815 A JP S63235815A JP 6806787 A JP6806787 A JP 6806787A JP 6806787 A JP6806787 A JP 6806787A JP S63235815 A JPS63235815 A JP S63235815A
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JP
Japan
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magnetic
pattern
track
magnetoresistive element
magnetized
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Pending
Application number
JP6806787A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisayuki Kako
久幸 加来
Hirotoshi Hayakawa
博敏 早川
Mitsuaki Ikeda
満昭 池田
Kenji Hara
賢治 原
Hiroyuki Ono
博之 小野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
Priority to JP6806787A priority Critical patent/JPS63235815A/en
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain an apparatus resistant against external noise, simple in the wiring of a pattern and easy to adjust a gap, by providing a high permeability magnetic body to a magnetoresistance effect element pattern detecting the magnetic flux leaked from each magnetic track of a magnetic sensor on a single side or both sides thereof. CONSTITUTION:A magnetic track 6 having a magnetized zone and a non- magnetized zone and having a magnetic zone consisting of at least two magnetic poles is constituted of at least one magnetic disc 5 composed of a magnetic medium provided on a moving or rotating body and a magnetic sensor 3 provided with magnetic resistance effect element patterns R1-R5 composed of a ferromagnetic material. Then, by forming a high permeability magnetic film pattern 8 on the single side or both sides of each of the patterns R1-R5 detecting the magnetic flux leaked from the track 6, the variation of the leak magnetic flux is averaged and the pulsation of an output wave form is eliminated.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、NC工作機等に用いられるサーボモータの回
転軸の回転角あるいは直線運動するりニアモータ応用機
器等の移動体の位置を、回転体あるいは移動体の表面に
形成された磁化パターンによる磁気抵抗効果素子の抵抗
変化から検出する磁気エンコーダに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention is directed to the rotational angle of a rotating shaft of a servo motor used in an NC machine tool or the like, or the position of a moving body such as a near-motor application device that performs linear motion. The present invention relates to a magnetic encoder that detects a change in resistance of a magnetoresistive element due to a magnetization pattern formed on the surface of a body or a moving body.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

工作機等の回転数や回転角を正確に測定する方法の1つ
として磁気エンコーダがある。磁気エンコーダには起動
時の初期位置がわかるアブソリュート形とインクリメン
タル形の2つがある。
A magnetic encoder is one method for accurately measuring the rotation speed and rotation angle of machine tools. There are two types of magnetic encoders: an absolute type that determines the initial position at startup, and an incremental type.

アブソリュート形磁気エンコーダとしては、たとえば特
開昭57−123494号公報に見られるように、所要
精度に応じて複数個の磁気トラックを形成し、各トラッ
クを円周方向に2・(nは1以上の整数)のセグメント
に分割し、各セグメトを1つおきに着磁ゾーンと非着磁
ゾーンとした回転磁性円板と、回転磁性円板面から微小
距離離した同一基板面上にもれ磁束を検出するための複
数の磁気抵抗効果素子を円板の直径方向にならべて配置
した磁気センサとから構成されているものが知られてい
る。この場合、着磁ゾーンは長手(円周)方向に着磁長
さく着磁ピッチ)λで多極着磁されており、これと対向
させる磁気センサは1個の磁気トラックに対して2個で
1組をなす磁気抵抗効果素子パターンが形成され、2個
の磁気抵抗効果素子の間隔は着磁ピッチλのほぼ1/2
とされている。
As an absolute type magnetic encoder, for example, as seen in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-123494, a plurality of magnetic tracks are formed according to the required accuracy, and each track is arranged in the circumferential direction with 2. (n is 1 or more). A rotating magnetic disk is divided into segments (an integer of A magnetic sensor is known in which a plurality of magnetoresistive elements are arranged in a diametrical direction of a disk. In this case, the magnetized zone is multi-pole magnetized in the longitudinal (circumferential) direction with a magnetization length (magnetization pitch) λ, and the number of magnetic sensors facing this is two for one magnetic track. A set of magnetoresistive element patterns is formed, and the interval between two magnetoresistive elements is approximately 1/2 of the magnetization pitch λ.
It is said that

また、インクリメンタル形磁気エンコーダでは、第9図
(1)に示すように、インクリメンタル信号用磁気トラ
ック24および基準位置信号用磁気トラン゛り23を有
する磁性媒体22と、これに対向させた磁気抵抗効果素
子R+ 、R2、R−(R+ 。
In addition, in an incremental type magnetic encoder, as shown in FIG. 9 (1), a magnetic medium 22 having a magnetic track 24 for incremental signals and a magnetic track 23 for reference position signals, and a magnetoresistive magnetic medium 22 opposed to the magnetic medium 22 are provided. Elements R+, R2, R-(R+.

R2はインクリメンタル信号検出用、R2は基準イI装
置信号検出用)を備えた磁気センサ21によって」1し
準位置信号とインクリメンタル信号を読み取っている。
The quasi-position signal and the incremental signal are read by a magnetic sensor 21 equipped with R2 for detecting incremental signals and R2 for detecting reference I device signals.

(発明が解決しようとする問題点〕 ところが、従来の例に見られる方式の磁気エンコーダで
は1986年発行の雑誌「自動化技術」18altJ3
6頁で報告されているものを第8図(1)に示すように
磁気トラックT。−TJと磁気抵抗効果素子−Ro、、
 Ro2. ・・・、 R32を含む磁気センサの組み
合せとなり、着磁ゾーンの磁極部分と磁極の中間部分、
あるいは着磁ゾーンと非着磁ゾーンとの境界でもれ磁束
の強さが変化するために磁気抵抗効果素子R6,# R
32i個毎の抵抗変化e0〜e3には第8図(2)に示
すような非常に大きな脈動(図中aの部分)を生じる。
(Problem to be solved by the invention) However, in the magnetic encoder of the conventional method, it is difficult to solve the problem in the magazine "Automatic Technology" published in 1986, 18altJ3.
What is reported on page 6 is a magnetic track T as shown in FIG. 8 (1). -TJ and magnetoresistive element -Ro,,
Ro2. ..., a combination of magnetic sensors including R32, the magnetic pole part of the magnetized zone and the intermediate part of the magnetic pole,
Or, because the strength of the leakage magnetic flux changes at the boundary between the magnetized zone and the non-magnetized zone, the magnetoresistive effect element R6, #R
A very large pulsation (portion a in the figure) as shown in FIG. 8(2) occurs in the resistance changes e0 to e3 every 32i.

また、磁性媒体と磁気センサのギャップが狭いと、着磁
ゾーンと非着磁ゾーンとの境界(図中b)で出力変動を
生ずる。
Furthermore, if the gap between the magnetic medium and the magnetic sensor is narrow, output fluctuations occur at the boundary between the magnetized zone and the non-magnetized zone (b in the figure).

第8図(3)に示すように、λ/2離れた1組の磁気抵
抗効果素子と固定抵抗Rとでブリッジを構成して出力を
得たとしても、第8図(4)に示すように出力波形には
脈動が残っていた。第8図(2)のbのような出力の変
動は第9図(+)のように構成したインクリメンタル形
磁気エンコーダの基準位置を決める信号出力にも第9図
(2)の信号V1)として現われていた。また、磁性媒
体と磁気センサ21とのギャップが狭い場合には第9図
(2)の■4のようなインクリメンタル信号用磁気トラ
ック24からのもれ磁束の干渉による出力変動を生じて
いる。このため、従来方式の磁気センサを使う磁気エン
コーダでは外部からの電磁気ノイズに弱いという問題点
があった。また、アブソリュート形磁気エンコーダのよ
うに1個の磁気トラックの信号を取り出すために2個の
磁気抵抗素子を使用することから、磁気センサのパター
ン配線が複雑になるという問題や出力変動防止のために
磁性媒体と磁気センサとのギャップを最適値に正確に保
持する必要があり、機械加工粒度や温度上昇などの要因
によるギャップ変動対策をとらねばならない問題があっ
た。
As shown in Fig. 8 (3), even if a bridge is constructed with a pair of magnetoresistive elements separated by λ/2 and a fixed resistor R to obtain an output, as shown in Fig. 8 (4), Pulsation remained in the output waveform. The fluctuation in the output as shown in b in Figure 8 (2) is also reflected in the signal output as signal V1 in Figure 9 (2) for determining the reference position of the incremental magnetic encoder configured as in Figure 9 (+). It was appearing. Furthermore, when the gap between the magnetic medium and the magnetic sensor 21 is narrow, output fluctuations occur due to interference of leakage magnetic flux from the incremental signal magnetic track 24 as shown in (2) 4 in FIG. 9. For this reason, magnetic encoders using conventional magnetic sensors have the problem of being susceptible to external electromagnetic noise. In addition, since two magnetoresistive elements are used to extract the signal from one magnetic track like an absolute magnetic encoder, the pattern wiring of the magnetic sensor becomes complicated, and in order to prevent output fluctuations. It is necessary to accurately maintain the gap between the magnetic medium and the magnetic sensor at an optimum value, and there is a problem in that it is necessary to take measures against gap fluctuations due to factors such as machining grain size and temperature rise.

したがって、本発明の目的は、外来ノイズに対して強く
、磁気センサパターンの配線が簡単で、ギャップ調整が
容易な磁気エンコーダを提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a magnetic encoder that is resistant to external noise, has simple wiring for magnetic sensor patterns, and has easy gap adjustment.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の磁気エンコーダは、着磁ゾーンと非着磁ゾーン
とを有し、該磁気ゾーンが少なくとも2個の磁極からな
る磁気トラックを移動体または回転体上に少なくとも1
個有する磁性媒体と、強磁+1体磁気抵抗効果素子を備
えた磁気センサかうなる電気エンコーダにおいて、該磁
気センサが磁気抵抗効果素子パターンの片側または両側
に高透磁率磁性体を備えている。
The magnetic encoder of the present invention has a magnetized zone and a non-magnetized zone, and the magnetic zone has at least one magnetic track consisting of at least two magnetic poles on a moving body or a rotating body.
In an electric encoder comprising a magnetic sensor including a magnetic medium and a ferromagnetic +1 body magnetoresistive element, the magnetic sensor is provided with a high permeability magnetic material on one or both sides of a magnetoresistive element pattern.

〔作用〕[Effect]

磁気トラックからのもれ磁束を検出する磁気抵抗効果素
子パターンの片側あるいは両側に高透磁率の磁性体膜か
らなるパターンを形成することにより、多極着磁された
着磁ゾーンからのもれ磁束の変動が下向化され、その結
果として出力波形の脈動が解消される。この場合、着磁
ゾーンの着磁ピッチをλとすると磁気抵抗効果素子パタ
ーンと高速6IA率磁性体パターンの幅を合計した長さ
がλ未満ではもれ磁束の変動が平均化される効果が少な
く出力波形の脈動を押える効果が小さくなる。
By forming a pattern made of a magnetic film with high magnetic permeability on one or both sides of the magnetoresistive element pattern that detects leakage magnetic flux from a magnetic track, leakage magnetic flux from a multipolar magnetized zone can be detected. As a result, the pulsation of the output waveform is eliminated. In this case, if the magnetized pitch of the magnetized zone is λ, then if the sum of the widths of the magnetoresistive element pattern and the high-speed 6IA rate magnetic material pattern is less than λ, the effect of averaging leakage flux fluctuations will be small. The effect of suppressing pulsation in the output waveform becomes smaller.

このため、これらのパターンの幅の合計はλ以上が適し
ている。
Therefore, it is suitable that the total width of these patterns is λ or more.

また、インクリメンタル形磁気エンコーダにおいては高
透磁率磁性体パターンと磁気抵抗効果素子パターンとの
間隔が5鱗より大きくなると高透磁率磁性体から磁気抵
抗効果素子の磁束が入りにくくなるため出力変動を抑え
る効果がなくなる。
In addition, in an incremental magnetic encoder, if the interval between the high permeability magnetic material pattern and the magnetoresistive element pattern is larger than 5 scales, it becomes difficult for the magnetic flux of the magnetoresistive element to enter from the high permeability magnetic material, thereby suppressing output fluctuations. It becomes ineffective.

このため、高透磁率磁性体パターンと磁気抵抗効果素子
パターンとの距離は5μ以下が適している。
Therefore, the distance between the high permeability magnetic material pattern and the magnetoresistive element pattern is preferably 5 μm or less.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図(1)は本発明のアブソリュート磁気エンコーダ
の一実施例で、モータの回転角度検出に使用した場合の
構成図である。
FIG. 1 (1) is an embodiment of the absolute magnetic encoder of the present invention, and is a configuration diagram when used to detect the rotation angle of a motor.

モータ2のシャフト1に同心円状の磁気トラックを41
−4−る磁性円板5が取付けられ、一方磁気センサ3が
センサ支持台4によりモータ2に取付けられている。
A concentric magnetic track 41 is placed on the shaft 1 of the motor 2.
-4- A magnetic disk 5 is attached, and a magnetic sensor 3 is attached to the motor 2 by a sensor support 4.

第1図(2)は第1図(1)のアブソリュート形磁気エ
ンコーダにおける磁気トラック6と磁気センサ3の磁気
抵抗効果素子パターンR1〜R5との配置関係を示す図
である。各磁気トラック6に11磁ゾーンからのもれ磁
界を検出する磁気抵抗効果素子−R1〜R5がそれぞれ
磁気トラック6を横切る方向に50−程度の微小な間隔
を保って保持されている。この例は磁気トラック6が5
個、すなわち磁性円板501回転を2″=32分割した
粒度で回転角度を検出する場合を示しているが、さらに
高精度で回転角度を検出するには磁気トラックとそれに
対向させる磁気抵抗効果素子の数を増せば良い。
FIG. 1(2) is a diagram showing the arrangement relationship between the magnetic track 6 and the magnetoresistive element patterns R1 to R5 of the magnetic sensor 3 in the absolute magnetic encoder of FIG. 1(1). In each magnetic track 6, magnetoresistive elements -R1 to R5 for detecting leakage magnetic fields from 11 magnetic zones are held at minute intervals of about 50 mm in the direction across the magnetic track 6, respectively. In this example, the magnetic track 6 is 5
In other words, the case is shown in which the rotation angle is detected using a particle size obtained by dividing 501 rotations of the magnetic disk into 2'' = 32 pieces. However, in order to detect the rotation angle with even higher precision, a magnetic track and a magnetoresistive effect element facing it are used. It is better to increase the number of

第2図は磁気センサ3のパターン例を示す図である。こ
こでは磁気トラック6の着磁ゾーンにおける着磁とッチ
pが約70鱗の場合の磁気センサ3を示しており、磁気
トラック6からのもれ磁界を検出する磁気抵抗効果素子
のパターンR,−R5は、幅70u+、厚さ500人の
82Ni−Fc膜からなっており、ガラス基板の七に蒸
着された後、フォトリソグラフィーによってパターンが
作られている。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the pattern of the magnetic sensor 3. Here, the magnetic sensor 3 is shown when the magnetization and pitch p in the magnetization zone of the magnetic track 6 are about 70 scales, and the pattern R of the magnetoresistive element for detecting the leakage magnetic field from the magnetic track 6 is shown. -R5 consists of an 82Ni-Fc film with a width of 70u+ and a thickness of 500 mm, which is deposited on the glass substrate and then patterned by photolithography.

高透磁率磁性体8は磁気抵抗効果素子パターンR,−R
,と同じ82Ni −Fe膜からなり、磁気抵抗効果膜
と同時に蒸着され4鱗のギャップgを隔てて磁気抵抗効
果素子パターンR9〜R5の両側に幅30−のパターン
で形成され、磁気抵抗効果素子パターンR1〜R6の幅
と高速M!L率磁性体パターン8の幅の合計長さは着磁
ゾーンの1個の着磁長さより長い。この場合のギャップ
gは磁気抵抗効果素子R3〜R5と高透磁率磁性体8の
パターンとの短絡を防止するために設けたものであり、
電気絶縁性高透磁率磁性体、たとえば磁性フェライト膜
等を使用する場合にはギャップは不要である。磁気抵抗
効果素子パターンR1〜R5にはGu蒸着膜からなるリ
ード線パターン11(図中、9は電源端子、10は信号
線端f)によって電源ラインと信号ラインが接続されて
いる。
The high magnetic permeability magnetic body 8 has magnetoresistive effect element patterns R, -R.
, is made of the same 82Ni-Fe film as the magnetoresistive film, and is deposited at the same time as the magnetoresistive film, and is formed in a pattern with a width of 30 - on both sides of the magnetoresistive element patterns R9 to R5 with a gap g of four scales in between. Width of patterns R1 to R6 and high speed M! The total length of the width of the L-rate magnetic material pattern 8 is longer than the magnetized length of one of the magnetized zones. The gap g in this case is provided to prevent a short circuit between the magnetoresistive elements R3 to R5 and the pattern of the high permeability magnetic material 8.
A gap is not necessary when an electrically insulating high permeability magnetic material, such as a magnetic ferrite film, is used. A power line and a signal line are connected to the magnetoresistive element patterns R1 to R5 by a lead wire pattern 11 (in the figure, 9 is a power terminal, and 10 is a signal line end f) made of a Gu vapor deposited film.

第3図<1)は磁気センサ3と磁気トラック6の対向関
係を示す図、第3図(2)は磁気抵抗効果素r−パター
ン中にもれ磁束が入り込む様子を示−j−図、第3図(
3)は磁気抵抗効果素子R8〜R=、と固定抵抗Rの接
続図、第5図は出力el  ” Ore 2  e Q
 + ””、’B 5  e Oの波形図である。
FIG. 3<1) is a diagram showing the opposing relationship between the magnetic sensor 3 and the magnetic track 6, FIG. 3(2) is a diagram showing how leakage magnetic flux enters the magnetoresistive element r-pattern, Figure 3 (
3) is a connection diagram of the magnetoresistive elements R8 to R= and the fixed resistor R, and Figure 5 shows the output el ” Ore 2 e Q
+ ””, 'B 5 e O waveform diagram.

磁気センサ3を第3図(1)に示すように磁気トラック
6と対向させると、第3図(2)に示すように磁気抵抗
効果素子パターンR,−R5中には両側の高透磁率磁性
体膜中に入り込んだもれ磁束がギャップgを介して入り
込むため、もれ磁束の変動がY拘止され磁気抵抗効果素
子パターンR8〜R5を単独で使用した場合に比べて着
磁部分におけるもれ磁束の変動の影響を受けにくくなる
。同様な効果は磁気抵抗効果素子パターンR,−R5の
片側にのみ高透磁率磁性体膜パターンを形成した場合に
も認められる。また、磁極近傍での出力変動(第8図(
2)のb)は第10図の磁気トラックと磁気センサの断
面図に示すように磁極近傍の非青磁部分X2の位置にお
けるもわ磁束の水平方向成分に磁気抵抗効果素子が感応
するために生ずるものである。本実施例のように磁気抵
抗効果素子パターンR1〜R5と高透磁率磁性体パター
ン8の幅との合計が着磁長さよりも艮くなるようにパタ
ーンを配置すると、第4図に示すように磁極近傍の非着
磁部分におけるもれ磁束は距離的に近い高透磁率磁性体
膜8を通りやすいため、磁気抵抗効果素子には磁束が入
らなくなる。このため!fi極近傍での出力変動はなく
なる。そこで、第3図(3)に示すように、磁気抵抗効
果素子R,−R5と固定抵抗Rを接続し、その接続点の
電位e、〜e5と基準電圧e。どの差を取れば、第5図
に示ず出力e1−eo、e2−eo、e3−eo。
When the magnetic sensor 3 is placed opposite the magnetic track 6 as shown in FIG. 3(1), high permeability magnetic material is formed on both sides in the magnetoresistive element patterns R and -R5 as shown in FIG. 3(2). Since the leakage magnetic flux that has entered the body membrane enters through the gap g, the fluctuation of the leakage magnetic flux is Y-restricted, and the fluctuation in the magnetized portion is reduced compared to the case where the magnetoresistive effect element patterns R8 to R5 are used alone. This makes it less susceptible to magnetic flux fluctuations. A similar effect is also observed when a high permeability magnetic film pattern is formed only on one side of the magnetoresistive element patterns R and -R5. In addition, the output fluctuation near the magnetic pole (Fig. 8 (
2) b) occurs because the magnetoresistive effect element is sensitive to the horizontal component of the magnetic flux at the position of the non-cyelamagnetic portion X2 near the magnetic pole, as shown in the cross-sectional view of the magnetic track and magnetic sensor in Figure 10. It is something. If the patterns are arranged so that the sum of the widths of the magnetoresistive element patterns R1 to R5 and the high permeability magnetic material pattern 8 is greater than the magnetized length as in this embodiment, as shown in FIG. Since the leakage magnetic flux in the non-magnetized portion near the magnetic pole easily passes through the high permeability magnetic film 8 which is close to the magneto-resistance effect element, no magnetic flux enters the magnetoresistive element. For this reason! The output fluctuation near the fi pole disappears. Therefore, as shown in FIG. 3(3), the magnetoresistive elements R, -R5 and the fixed resistor R are connected, and the potentials e, -e5 at the connection points and the reference voltage e. Which difference should be taken, the outputs are e1-eo, e2-eo, and e3-eo, which are not shown in FIG.

e 4 ”−e Q + e 5e Oが得られる。こ
れよりわかるように、本実施例のアブソリュート形磁気
エンコーダの出力には従来例で見られたような磁気トラ
ックの着磁ゾーン部分り。−h4での出力の脈動が無い
e 4 ''-e Q + e 5e O is obtained. As can be seen from this, the output of the absolute magnetic encoder of this embodiment contains the magnetized zone of the magnetic track as seen in the conventional example. There is no output pulsation at h4.

本実施例は着磁トラックが同心固状に形成された磁+’
18円板を用いるタイプのエンコーダについてであるが
、他の構成例として第6図に示すように円筒状の磁性ド
ラム12の側面に多極着磁された着磁ゾーンと非着磁ゾ
ーンを有する磁気トラック13か形成されたタイプのエ
ンコーダに対しても本発明に係わる磁気センサ14(セ
ンサ支持台15によりモータ16に取り付けられている
。)を組み合わせることにより出力の脈動を抑えること
ができることば面述の動作説明図から明らかである。ま
た、磁気トラックが直線状に形成されている場合も本発
明の磁気センサを用いることにより同様な効果が得られ
る。
In this example, the magnetization tracks are formed in a solid concentric manner.
Regarding the encoder of the type using the 18 disk, as shown in FIG. 6, another configuration example has a multi-pole magnetized zone and a non-magnetized zone on the side surface of the cylindrical magnetic drum 12. It is also possible to suppress output pulsation by combining the magnetic sensor 14 (attached to the motor 16 with a sensor support 15) according to the present invention to an encoder of the type in which a magnetic track 13 is formed. This is clear from the above-mentioned operation explanatory diagram. Further, even when the magnetic track is formed in a straight line, similar effects can be obtained by using the magnetic sensor of the present invention.

第7図(1)は本発明のインクリメンタル形磁気エンコ
ーダの一実施例における磁気トラックと磁気センサの磁
気抵抗効果素子との配置関係を示す図である。磁性媒体
は円筒状磁性ドラムの側面に形成されており、磁性媒体
上のインクリメンタル信号用磁気トラック20の着磁ピ
ッチλと基準位置イ1;号用磁気トラック19の着磁長
さλは同じ150uIである。磁性ドラムと磁気センサ
17とのギャップは30〜100.に調整した。磁気セ
ンサ17のパターンは基準位置信号検出用磁気抵抗効果
素子パターンR2と互いに(n十%)λ(n:0および
1以」二の整数)はど離れたインクリメンタル信号検出
用磁気抵抗効果素子パターンR,、R2から構成されて
いる。パターンR2およびR,、R2は厚さ600人の
32Ni−Fc IIQからなっており、ガラス」、t
−板上に蒸着された後フォトリソグラフィーによってパ
ターンが作られている。高透磁率磁性体18は磁気抵抗
効果素子パターンR2と同じB2Ni−Fe膜からなり
、磁気抵抗効果膜と同時に蒸着され4ulのギャップを
隔てて、磁気抵抗効果素子パターンR2の両側に幅70
鱗のパターンが形成されている。パターンR2およびR
,、R2を第7図(2)に示すように接続し、基準電圧
e。どの差を取って第7図(3)に示すような出力e2
  eo + e i−e、を得た。なお、第7図(3
)は磁気ドラムと磁気センサ17とのギャップが30−
の場合を示している。これかられかるように基準位置信
号に関して従来例で見られた基準位置信号出力以外の部
分での脈動や基準位置信号出力の前後における出力変動
が認められない。また、磁性ドラムと磁気センサ17と
のギャップを30μからtoo pまで変化させても、
l、t、準位前出力信号e2−eOにはギャップ30u
+の場合と同じく脈動や変動が認められなかった。本実
施例ではインクリメンタル信号の着磁ピッチと基準位置
信号の着磁長さが同じである場合について述べているが
、基準位置の読み取り精度を1−げる[1的で基準位置
信号の着磁幅をインクリメンタル13号の着磁ピッチよ
りも小さくした場合においても本発明により、基準位置
信号出力の脈動や出力変動を抑える効果が認められる。
FIG. 7(1) is a diagram showing the arrangement relationship between the magnetic track and the magnetoresistive element of the magnetic sensor in an embodiment of the incremental magnetic encoder of the present invention. The magnetic medium is formed on the side surface of the cylindrical magnetic drum, and the magnetized pitch λ of the incremental signal magnetic track 20 on the magnetic medium and the magnetized length λ of the reference position magnetic track 19 are the same, 150 uI. It is. The gap between the magnetic drum and the magnetic sensor 17 is 30 to 100 mm. Adjusted to. The pattern of the magnetic sensor 17 is a magnetoresistive element pattern for incremental signal detection which is far away from the reference position signal detection magnetoresistive element pattern R2 by (n 10%) λ (n: an integer greater than or equal to 0 and 1). It is composed of R,, R2. Patterns R2 and R, R2 are made of 32Ni-Fc IIQ with a thickness of 600 mm, and are made of glass'', t
- The pattern is created by photolithography after being deposited on the plate. The high magnetic permeability magnetic material 18 is made of the same B2Ni-Fe film as the magnetoresistive element pattern R2, and is deposited at the same time as the magnetoresistive film, with a gap of 4 ul in between, and on both sides of the magnetoresistive element pattern R2 with a width of 70 mm.
A pattern of scales is formed. Patterns R2 and R
,, R2 are connected as shown in FIG. 7(2), and the reference voltage e is set. Which difference is taken to obtain the output e2 as shown in Fig. 7 (3)
We obtained eo + e ie. In addition, Figure 7 (3
), the gap between the magnetic drum and the magnetic sensor 17 is 30-
The case is shown below. As will be seen, regarding the reference position signal, pulsations in areas other than the reference position signal output and fluctuations in the output before and after the reference position signal output, which were observed in the conventional example, are not observed. Moreover, even if the gap between the magnetic drum and the magnetic sensor 17 is changed from 30μ to too p,
l, t, level pre-output signal e2-eO has a gap of 30u
As in the case of +, no pulsation or fluctuation was observed. This example describes the case where the magnetization pitch of the incremental signal and the magnetization length of the reference position signal are the same, but the reading accuracy of the reference position can be increased by 1. Even when the width is made smaller than the magnetization pitch of incremental No. 13, the present invention is effective in suppressing pulsations and output fluctuations in the reference position signal output.

また、インクリメンタル信号用磁気トラックと基準位置
信号用磁気トラックが直線状に形成されている場合につ
いても本発明により実施例と同様の効果が得られること
は以上の動作説明から明らかである。
Furthermore, it is clear from the above description of the operation that the same effects as in the embodiments can be obtained by the present invention even when the magnetic track for incremental signals and the magnetic track for reference position signal are formed in a straight line.

なお、以上の実施例では高透磁率磁性体膜として、磁気
抵抗効果素子11Qと同じ材料を使用した例について述
べているが、高透磁率磁性体として1’e、 Go、 
Niおよびその合金あるいはGo−7,r−Nb。
In addition, although the above embodiment describes an example in which the same material as the magnetoresistive element 11Q is used as the high magnetic permeability magnetic film, 1'e, Go,
Ni and its alloys or Go-7,r-Nb.

Go−Zr−Mo、 Ni−Znフェライト、 Mn−
Znフェライト等の膜を磁気抵抗効果素子パターンの片
側あるいは両側に配置しても本実施例と同様な効果が得
られることは明らかである。
Go-Zr-Mo, Ni-Zn ferrite, Mn-
It is clear that the same effect as in this embodiment can be obtained even if a film of Zn ferrite or the like is placed on one side or both sides of the magnetoresistive element pattern.

(発明の効果〕 以上説明したように本発明は、磁気センサに各磁気トラ
ックからのもれ磁束を検出する磁気抵抗効果素子パター
ンの片側あるいは両側に高透磁率磁性体を備えることに
より、回転角度や移動位置についての磁気センサからの
出力信号に脈動が無くなるので外来ノイズに対して強く
信頼性の高い角度検出器や位置検出器を製造でき、また
、磁気センサは着磁パターンを検出する磁気抵抗効果素
子パターンが1個で良いのでパターン配線が簡単となり
センサ製作の歩留りが向上し、さらに磁性媒体と磁気セ
ンサとのギャップが変動しても基準位置信号に脈動や変
動が生じないので、ギャップ調整が容易となり、生産性
も向上するという効果かある。
(Effects of the Invention) As explained above, the present invention provides a magnetic sensor with a high magnetic permeability magnetic material on one or both sides of a magnetoresistive element pattern that detects leakage magnetic flux from each magnetic track. Since there is no pulsation in the output signal from the magnetic sensor regarding the movement position or movement position, it is possible to manufacture highly reliable angle and position detectors that are resistant to external noise. Since only one effect element pattern is required, pattern wiring is simplified and the yield of sensor production is improved.Furthermore, even if the gap between the magnetic medium and the magnetic sensor changes, the reference position signal does not pulsate or fluctuate, making it easy to adjust the gap. This has the effect of making it easier and improving productivity.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(1)は本発明のアブソリュート磁気エンコーダ
の一実施例で、モータの回転角度検出に使用した場合の
構成図、第1図(2)は第1図(+)のアブソリュート
磁気エンコーダにおける磁気トラック6と磁気センサ3
の磁気抵抗効果素子R。 〜R9の配置関係を示す図、第2図は磁気センサ3のパ
ターン例を示す図、第3図(1)は磁気センサ3と磁気
トラック6の対向関係を示す図、第31ツ1(2)は磁
気抵抗効果素子パターン中にもれ磁束が入り込む様子を
示す図、第3図(3)は磁気抵抗効果R,−R6と固定
抵抗Rの接続図、第4図は本発明の詳細な説明する図、
第5図は第3図における出力el −〇〇 + e2 
”’−e O+ ””+ e5−eoの波形図、第6図
は本発明のアブソリュート磁気エンコーダの他の実施例
の斜視図、第7図は本発明のインクリメンタル磁気エン
コーダの一実施例を示す図、第8図(1)は従来例にお
けるアブソリュート形磁気エンコーダの磁気トラックと
磁気センサの組み合せを示す図、第8図(2)は第8図
(1)における各磁気抵抗効果素子パターンRO,,R
o2. ・・・、 R3,に生じる抵抗変化を示す図、
第8図(3)は磁気抵抗効果素子パターンR8゜〜R3
,と固定抵抗Rの接続図、第8図(4)は第8図(3)
の接続における各出力e。−e4の波形図、第9図は従
来例におけるインクリメンタル形エンコーダの斜視図お
よび出力信号の例を示す図、第1O図は従来例における
出力変動の発生原理を示す図である。 1−−−−−−−−・・・・・・・シャフト、2.16
・・・・・・・・・モータ、 3.17・・・・・・・・・磁気センサ、4.15・・
・・・・・・・センサ支持台、5−−−−−−−−−・
・・・・・磁性円板、6、19.20・・・磁気トラッ
ク、 7・・・・・・・・・・・・・・・リード線、8.18
−・・・・・・・・高透磁率磁性体、9・・・・・・・
・・・・・・・・電源端子、10・・・・・・・・・・
・・・・・信号線端子、11・・・・・・・・・・・・
・・・リード線パターン、12・・・・・・・・・・・
・・・・磁性ドラム、R0〜R5−・・磁気抵抗効果素
子パターン、ToNT4・・・トラック、 R−−−−−−−−−−−・・・・同定抵抗。
Fig. 1 (1) is an embodiment of the absolute magnetic encoder of the present invention, and is a configuration diagram when used to detect the rotation angle of a motor. Fig. 1 (2) is an example of the absolute magnetic encoder of Fig. 1 (+). Magnetic track 6 and magnetic sensor 3
magnetoresistive element R. 2 is a diagram showing an example of the pattern of the magnetic sensor 3, FIG. 3 (1) is a diagram showing the opposing relationship between the magnetic sensor 3 and the magnetic track 6, and FIG. ) is a diagram showing how leakage magnetic flux enters the magnetoresistive element pattern, Figure 3 (3) is a connection diagram of the magnetoresistive effect R, -R6 and the fixed resistor R, and Figure 4 is a diagram showing the details of the present invention. Diagram to explain,
Figure 5 shows the output el -〇〇 + e2 in Figure 3.
``'-e O+ ''''+ e5-eo waveform diagram, FIG. 6 is a perspective view of another embodiment of the absolute magnetic encoder of the present invention, and FIG. 7 is an embodiment of the incremental magnetic encoder of the present invention. 8(1) is a diagram showing a combination of a magnetic track and a magnetic sensor of an absolute type magnetic encoder in a conventional example, and FIG. 8(2) is a diagram showing each magnetoresistive element pattern RO in FIG. 8(1), ,R
o2. ..., a diagram showing the resistance change occurring in R3,
Figure 8 (3) shows the magnetoresistive element pattern R8° to R3.
, and the connection diagram of fixed resistor R, Fig. 8 (4) is the same as Fig. 8 (3).
Each output e in the connection. -e4 waveform diagram, FIG. 9 is a perspective view of an incremental encoder in a conventional example and a diagram showing an example of an output signal, and FIG. 1O is a diagram showing the principle of occurrence of output fluctuation in the conventional example. 1------------Shaft, 2.16
......Motor, 3.17...Magnetic sensor, 4.15...
......Sensor support stand, 5----------
...Magnetic disc, 6, 19.20...Magnetic track, 7...Lead wire, 8.18
−・・・・・・・High magnetic permeability magnetic material, 9・・・・・・・
・・・・・・・・・Power terminal, 10・・・・・・・・・
・・・・・・Signal line terminal, 11・・・・・・・・・・・・
...Lead wire pattern, 12...
...Magnetic drum, R0 to R5--Magnetoresistive element pattern, ToNT4...Track, R----------Identification resistance.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、着磁ゾーンと非着磁ゾーンとを有し、該磁気ゾーン
が少なくとも2個の磁極からなる磁気トラックを移動体
または回転体上に少なくとも1個有する磁性媒体と、強
磁性体磁気抵抗効果素子を備えた磁気センサからなる磁
気エンコーダにおいて、 該磁気センサが磁気抵抗効果素子パターンの片側または
両側に高透磁率磁性体を備えていることを特徴とする磁
気エンコーダ。 2、該磁気センサの磁気抵抗効果素子パターンの幅と高
透磁率磁性体パターンの幅との合計長さが、着磁ゾーン
における1個の着磁長さより大きい特許請求の範囲第1
項記載の磁気エンコーダ。 3、該磁気トラックが所要精度に応じて設けられ、絶対
位置を測定できる特許請求の範囲第1項記載の磁気エン
コーダ。 4、該磁気トラックの1つが1回転または1ストローク
中に1個所基準位置信号を発生させる2個の磁極からな
る着磁部を備えている特許請求の範囲第1項記載の磁気
エンコーダ。 5、該磁気抵抗効果素子のパターンと該高透磁率磁性体
との間隔が5μm以下である特許請求の範囲第4項記載
の磁気エンコーダ。
[Claims] 1. A magnetic medium that has a magnetized zone and a non-magnetized zone, and the magnetic zone has at least one magnetic track consisting of at least two magnetic poles on a moving body or a rotating body; A magnetic encoder comprising a magnetic sensor equipped with a ferromagnetic magnetoresistive element, characterized in that the magnetic sensor is equipped with a high permeability magnetic body on one or both sides of a magnetoresistive element pattern. 2. Claim 1: The total length of the width of the magnetoresistive element pattern and the width of the high permeability magnetic material pattern of the magnetic sensor is greater than the length of one magnetized piece in the magnetized zone.
Magnetic encoder described in section. 3. The magnetic encoder according to claim 1, wherein the magnetic track is provided according to the required accuracy and is capable of measuring absolute position. 4. The magnetic encoder according to claim 1, wherein one of the magnetic tracks is provided with a magnetized portion consisting of two magnetic poles that generate a reference position signal at one position during one rotation or one stroke. 5. The magnetic encoder according to claim 4, wherein a distance between the pattern of the magnetoresistive element and the high permeability magnetic material is 5 μm or less.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021076503A (en) * 2019-11-12 2021-05-20 パナソニックIpマネジメント株式会社 Magnetic rotation position detection device

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