JPS63293410A - 回転検出装置 - 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 本発明は磁気抵抗効果を有する強磁性薄膜より成る磁気
抵抗素子を用いて、回転体の回転周波数等を検出する回
転検出装置に関する。

従来の技術 従来より強磁性金属の磁気抵抗効果を応用して信号磁界
を検出する磁気抵抗素子（以下ＭＲ素子と呼ぶ）を用い
て、例えばモータ等の回転体の回転周波数、回転変動、
回転位置、回転方向等を検出するようにした回転検出装
置が知られている。

その−例を第５図〜第８図により説明する。

第５図は従来の回転検出装置９の斜視図である。

第５図において、回転軸２に固着されている回転体５の
周面３には、極性が交互に反転する信号磁界用の磁曲面
４が複数極、等ピッチにて着磁されている。またＭＲ素
子１０は、前記回転体５の磁極面４に所定の空隙距離を
有して対向し、前記磁極面４の信号磁界に対して直交す
るように略々直方体状の基板１１上に形成されて、前記
ＭＲ素子１０と基板１１とで磁気抵抗効果型薄膜へラド
１２（以下ＭＲヘッドと呼ぶ）を構成している。第５図
に示すＭＲヘフド１２は、４個のＭＲ素子１０ａ、　１
０ｂ、　１０ｃ、１０ｄを有し、図示のように電源端子
１３．１４ならびに出力端子１５．１６を設けて、後述
するように２相の差動出力を得る構成になっている。こ
の場合各ＭＲ素子１０　ａ　、　１０　ｂ　、　１０　
ｃ　、　１０　ｄの間隔は、前記磁極面４の信号磁界の
波長をλとすると、（１／８）λの間隔にて配置されて
いる。前記ＭＲ素子１０としてはパーマロイ　（Ｎｉ−
Ｆｅ）、ニッケルコバルト合金（Ｎｉ−Ｃｏ）等のよう
な磁界の方向に応じて電気抵抗が変化する強磁性薄膜が
用いられる。前記ＭＲ素子１０は、二酸化ケイ素（Ｓｉ
Ｏよ）あるいは酸化アルミニウム（Ａ　１　ｚ　Ｏｓ　
）等からなる基板１１の表面上に強力磁性材料を櫛歯状
に蒸着するか、あるいは前記基板１１表面の全面に蒸着
した後エツチングして形成される。

第７図は、回転検出装置の等価回路を示すものである。

ブリッジ′回路を構成するために、ＭＲ素子１０　ａ　
、　１０　ｂ　、　１０　ｃ　、　１０　ｄには抵抗１
７．１８が接続され、前記抵抗１７．１８により決定さ
れる中点１９の電位と出力端子１６の電位とが差動アン
プ２０にて比較されるとともに、前記中点１９の電位と
出力端子１５の電位とが差動アンプ２１にて比較される
。また電源端子１３には常時電圧が印加され、電源端子
１４はある一定の基準電位に保たれる。

第５図において回転体５が矢印Ａ方向に回転すれば、各
々のＭＲ素子１０ａ、　１０ｂ、　１０ｃ、　１０ｄに
対する磁極面４の信号磁界の磁界方向が変化して、第８
図に示すように差動アンプ２１から出力電圧Ｖ１が、ま
た差動アンプ２０から出力電圧■２が得られる。このと
き、各ＭＲ素子１０　ａ　、　１０　ｂ　、　１０　ｃ
　、　１０ｄの間隔は、前記磁極面４の信号磁界の波長
λに対して（１／８）　　λの間隔にて配置されている
ので、前記出力電圧ｖｚは前記出力電圧ｖ１よりπ／２
遅延して出力される。そして前記出力電圧ＶＩ＋ｖ２は
回転体５の回転速度に対応した周波数を有しているので
、前記回転体５の回転周波数、回転変動、回転位置等を
知ることができる。また前記回転体５が第５図の矢印Ａ
方向と逆の方向に回転すれば、前記出力電圧Ｖ、、Ｖ２
の位相関係が逆になり、出力電圧Ｖ、は前記出力電圧■
２よりπ／２遅延して出力されるので、前記出力電圧Ｖ
ｌ＋■２の位相関係を検出すれば前記回転体の５の回転
方向を知ることができる。

発明が解決しようとする問題点 第６図に従来の回転検出装置の平面図を示す。

前述したように、ＭＲ素子１０は略々直方体状の基板１
１の表面上に形成され、該表面は平面であるため、前記
回転体５の磁極面４と各々のＭＲ素子１０ａ、１０ｂ、
１０ｃ、１０ｄの空隙距離は等しくない。

例えば、磁極面４とＭＲ素子１０ｂの空隙距離ｌよりも
磁極面４とＭＲ素子１０ａの空隙距離りの方が大きいた
め、前記ＭＲ素子１０ｂとＭＲ素子１０ａに鎖交する磁
極面４の信号磁界の磁束は異なる。また前記磁界面４と
ＭＲ素子１０との空隙距離は、ＭＲヘッド１２の回転検
出装置９への取り付けの精度によう、て左右され、容易
に変化する。したがって各々のＭＲ素子１０ａ、１０ｂ
、ｌＯｃ、１０ｄに鎖交する磁束は不均一であるため、
出力電圧Ｖ、、Ｖ。

の大きさも不均一であり、その位相も変動するという問
題点があった。したがって、回転体５の回転周波数、回
転変動、回転位置等を性格に検出することが困難であっ
た。とりわけ高精度の回転精度が要求される、ビデオテ
ープレコーダの回転シリンダーやキャプスタンを回転駆
動させるために用いるモータに、このような回転検出装
置を用いた場合、所望する回転精度を得ることができな
いという問題点があった。また前記従来例ではＭＲ素子
を４個用いた２相の差動出力を得る構成であるが、ＭＲ
素子をさらに多く用いて多相に構成する場合、第６図に
おけるＭＲ素子１０の全幅Ｗが増加するため各ＭＲ素子
に鎖交する磁束がさらに不均一になるという問題点があ
った。

本発明は、回転体の磁極面からの信号磁界の磁束を均゛
−に検出することができるＭＲ’ヘッドを用いて、前記
ＭＲヘッドの出力電圧ならびに位相が均一で、回転体の
回転周波数、回転変動、回転位置等を正確に精度良（検
出することができる回転検出装置を提供するものである
。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明の磁気抵抗効果を
有する強磁性薄膜より成る複数のＭＲ素子と、周面に複
数極の磁極面を有する回転体とを相対的に移動させて前
記磁極面に対応した周波数信号を得るようにした回転検
出装置において、前記複数のＭＲ素子と前記回転体の磁
極面との空隙距離が略々等しくなるように前記複数のＭ
Ｒ素子を前記回転体の同心円上に配置した構成とするも
のである。

作用 上記した構成により本発明の回転検出装置は、回転体の
磁極面からの信号磁界の磁束を、均一に各々のＭＲ素子
に鎖交させることができるので、前記回転体の回転周波
数、回転変動、回転位置等を正確に精度良く検出するこ
とができる。

実施例 以下本発明の実施例を、第１図〜第４図に基づいて説明
する。なお、これらの図において第５図〜第８図で説明
したものと同じものについては同一の符号を付している
。

第１図は本発明の第１の実施例の斜視図、第２図は同実
施例の平面図である。本実施例の回転検出装置１は、回
転軸２に固着され、周面３に極性が交互に反転する信号
磁界用の磁極面４が複数極、等ピッチにて着磁されてい
る回転体５と、前記回転体５の磁極面４と所定の空隙距
離を有して対向配置されたＭＲ素子６により構成される
。前記ＭＲ素子６は、所定の半径を有し曲面形状を成す
表面７ａを具備した二酸化ケイ素（３１０２）あるいは
酸化アルミニウム（Ａ１２０３）等からなる基板７の、
前記曲面形状を成す表面７ａ上に前述のように蒸着、ス
パッタ等の手段により形成され、ＭＲヘッド８は、前記
ＭＲ素子６と前記基板７とで構成される。前記回転体５
の磁極面４の半径をＲ１前記磁極面４と前記ＭＲヘッド
８の空隙距離をδとしたとき、ＭＲ素子６を形成した基
板７の曲面形状を成す表面７ａの半径は略々（Ｒ＋δ）
となるように構成する。また前記ＭＲヘッド８は、基板
７の曲面形状を成す表面７ａの中心が前記回転体５の中
心と同心となるように、前記回転体５の同心円上に配置
する。前記ＭＲヘッド６は、４個のＭＲ素子６ａ、６ｂ
、６ｃ、６ｄを有し、前述した従来のものと同様の回路
構成になっており、２相の差動出力を得る構成になって
いる。

本発明によればＭＲ素子６は、基板７の所定の半径を有
する曲面形状を成す表面７ａ上に形成され、かつ前記曲
面形状を成す表面７ａの中心が前記回転体５の中心と同
心になるように、前記回転体５の同心円上に配置されて
いるので、前記回転体５の磁極面４と各々のＭＲ素子６
ａ、６ｂ、６ｃ、５ｄの空隙距離を均一にすることがで
きる。

したがって前記回転体４の磁極面４の信号磁界の磁束を
、各々のＭＲ素子６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄに等しく均一
に鎖交させることができる。このためＭＲへフド８から
の出力電圧Ｖ、、Ｖ２の大きさは均一になり、かつその
位相も均一になるため、ムラの無い出力電圧Ｖ、、Ｖ、
を得ることができる。したがって、回転体５の回転周波
数、回転変動、回転位置等を非常に正確に検出すること
が可能となる。

なお本実施例では、曲面形状を成す表面７ａを有する基
板７上にＭＲ素子６を形成したが、あらかじめＭＲ素子
を基板の平面上に形成し、しかる後に前記基板をその表
面が曲面形状を成す如く円弧状に変形させて、前記ＭＲ
素子を形成した面に所定の半径を設ける。そして、前記
ＭＲ素子と前記回転体の磁極面との空隙距離が略々等し
くなるように前記ＭＲ素子を前記回転体の同心円上に設
けてもよい。

以下本発明の第２の実施例について、第３図を参照しな
がら説明する。第３図は第２の実施例の平面図である。

第１図においてはＭＲ素子６を基板７の曲面形状を成す
表面７ａ上に形成したが、本実施例が第１図の構成と異
なるのは、ＭＲ素子２３を形成する基板２４の表面２５
を多面体にした点である。前記基板２４の各々の表面２
５ａ、２５ｂ、、２５ｃ。

２５ｄは回転体５の磁極面４からそれぞれ空隙距離が略
々等しい平面であり、各表面２５ａ、　２５ｂ、　２５
ｃ、２５ｄ上にそれぞれ前記ＭＲ素子２３ａ、２３ｂ。

２３ｃ、２３ｄが形成されている。

以下本発明の第３の実施例について、第４図を参照しな
がら説明する。第４図は第３の実施例の平面図である。

本実施例が第１図の構成と異なるのは、ＭＲ素子２６を
ポリイミド等からなる可撓性基板２７上に形成し、しか
る後に前記ＭＲ素子２６が形成された前記可撓性基板２
７を基板２８上に接着等の手段にて固着した点である。

前記可撓性基板２７を設けた前記基板２８の表面は所定
の半径を存する曲面形状であり、前記可撓性基板２７が
前記円弧状表面にならって取り付けられるので、前記Ｍ
Ｒ素子２６と磁極面４の空隙距離を略々等しくすること
ができる。

本実施例では基板２８の表面形状を円弧状の曲面形状と
したが、前記基板２８の表面形状がいかなる形状であっ
ても、基板２８上に設けられる可撓性基板２７が前記表
面形状にならって取り付けることができるので、前記基
板２８の表面形状を例えば第２の実施例に示したような
多面体としてもよい。

また、本発明の第１〜第３の実施例において、ＭＲヘッ
ド８はＭＲ素子を４個用いて２相の差動出力を得る構成
としたが、ＭＲ素子を２ｎ（ｎ＝１．２．３・・・・・
・）個用いてｎ相の差動出力を得る構成としてもよい。

発明の効果 以上のように本発明は、磁気抵抗効果を有する強磁性薄
膜より成る複数のＭＲ素子と、周面に複数極の磁極面を
有する回転体とを相対的に移動させて前記磁極面に対応
した周波数信号を得るようにした回転検出装置において
、前記複数のＭＲ素子と前記回転体の磁極面との空隙距
離が略々等しくなるように前記複数のＭＲ素子を前記回
転体の同心円上に配置した構成としているので、各々の
ＭＲ素子に鎖交する回転体の磁極面からの信号磁界の磁
束を均一にすることができ、前記回転体の回転周波数、
回転変動、回転位置等を正確に精度良く検出することが
できるという効果が得られるものである。またＭＲ素子
の個数を多く有する多相の差動出力を得る回転検出装置
においても、従来例では各々のＭＲ素子に鎖交する信号
磁界の磁束を均一にすることが困難であったが、本発明
の如＜ＭＲ素子を構成すれば、容易に各々のＭＲ素子に
鎖交する磁束を均一にできるということは言うまでもな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の斜視図、第２図は同実
施例の平面図、第３図は第２の実施例の平面図、第４図
は第３の実施例の平面図、第５図は従来の回転検出装置
の斜視図、第６図は平面図、第７図は等価回路図、第８
図は出力波形図である。 １・・・・・・回転検出装置、４・・・・・・磁極面、
５・・・・・・回転体、６．２３．２６・・・・・・磁
気抵抗素子。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名ノー　回転
検出ゑ１ ４−−一朧亀面 ５−−一回転体 ６−弓磁気抵仇木千 第１図 ？ ４−ｍ施シ １−、！に′ｆｉ１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　磁気抵抗効果を有する強磁性薄膜より成る複数の磁気
   抵抗素子と、周面に複数極の磁極面を有する回転体とを
   相対的に移動させて前記磁極面に対応した周波数信号を
   得るようにした回転検出装置であって、前記複数の磁気
   抵抗素子と前記回転体の磁極面との空隙距離が略々等し
   くなるように前記複数の磁気抵抗素子を前記回転体の同
   心円上にし配置したことを特徴とする回転検出装置。