JPH01318916A - 磁気エンコーダ - 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】 ［発明の産業上の利用分野］ この発明は、自動機器などに使用されている磁気エンコ
ーダに関し、特に精度が良好で且つバ・ソテリー動作中
に用いるのに好適な磁気エンコーダに関し、ロータリタ
イプ、リニアタイプの何れの磁気エンコーダにも用いる
ことのできるものである。

［従来技術とその問題点］ 各種自動機器において位置決めを行う際、モータ等の回
転角（推進角）９回転量（移動量）を計測し、これを電
気信号に変換する手段か必要とされる。この目的で、エ
ンコーダと呼ばれる装置が多用されている。

たとえば、ロータリ形のエンコーダについて説明すると
ロータリエンコーダは２回転にともなって発生するパル
ス数を計測するインクリメンタル形のものと、ロータに
記録したコードを読み取るアブソリュート形のものがあ
る。また、検出方式には、光学式のものと磁気式のもの
があるが、最近では、安価で信頼性に優れたインクリメ
ンタル形磁気式エンコーダが多用されるようになってき
た。

第７図は、従来の一般的なロータリ磁気式エンコーダ１
の説明図で、外周にＮ極２Ｎ、Ｓ極２Ｓの磁極を交互等
間隔に微細ピッチで多極着磁した磁気エンコーダ磁極２
を有するマグネットロータ３と径方向の空隙４を介して
対向する位置に磁気抵抗（効果）素子（ＭＲセンサと言
われている）５を対向配設して形成している。なお、マ
グネットロータ３は、マグネットにて形成した一体型の
ものであっても良く、適宜なロータドラムの外周にマグ
ネット層を塗布して形成したちの何れのものであっても
良い。

上記磁気エンコーダ磁極２のＮ極２Ｎ、Ｓ極２Ｓそれぞ
れの１磁極幅は、λ（電気角で２πで表される幅に等し
い）幅で着磁されている。

また磁気抵抗素子５は３例えば強磁性体磁気抵抗効果素
子を用いるとして、先ず磁気エンコーダ１の原理を説明
するために、磁気抵抗素子５を構成する強磁性体薄膜で
形成された磁気抵抗効果を有する導体（磁気抵抗体であ
る磁気抵抗エレメントのことをいう））６について第８
図を用いて説明する。

この導体６は１例えば数千へ単位程度の厚みでＮｉ−Ｃ
ｏ系の金属薄膜（強磁性金属薄膜）をガラス等の基板に
真空蒸着やエツチング等の手段で形成することで上記磁
気−抵抗素子５を形成できる。

導体６は、第９図に示すように、これに流れる電流Ｉと
磁束７どの方向が垂直となるように配設しておくと、磁
束７は、Ｎ極２ＮからＳ極２Ｓに向かう。

この導体６は、第９図に示すように磁束７内において横
方向の磁束７Ｘによって、抵抗値の減少をきたす。尚、
７Ｙは、縦方向の磁束を示す。

このときの導体６の抵抗の変化率は１数％で。

磁気エンコーダ磁極２の一磁極の幅をλとしたとき、λ
／４及び３λ／４の位置における時の導体６の抵抗値を
Ｒ９抵抗の変化値をΔｒとすると。

磁４ｉ（２Ｎまたは２Ｓ）と導体６の位相θ（−磁極幅
２Ｎ、２Ｓをそれぞれ電気角で２πとしたときの位相θ
とする）における抵抗値Ｒ（θ）は。

Ｒ（θ）＝Ｒ−Δｒ−ｃｏｓθ　　（１）で表すことが
できる。

横方向の磁束７Ｘは３位相θ、導体６及び磁気エンコー
ダ磁極２の距離に関係し、導体６も、それに応じた抵抗
値Ｒをとる。

尚、磁気抵抗素子５の場合、ホール素子等の他の磁気セ
ンサと異なり、磁界中心（Ｎ極２Ｎ、Ｓ極２Ｓそれぞれ
の中間部のところの磁界状態）では、横方向の磁束が無
いため無磁界と同様に出力信号が変化しないという特徴
がある。

上記した１本の導体６を有する磁気抵抗素子５によって
は、Ａ相及びＢ相の磁気エコーダ信号を得ることができ
ないので１例えば第１０図に示すように４本の導体６ａ
、６ｂ、６ａ’　、６ｂ’をそれぞれ順次にλ／４だけ
ずらして形成し、Ａ相及びＢ相の磁気エンコーダ信号を
得るようにしている。

この磁気抵抗素子５は、Ａ相の磁気エンコーダ信号を得
るために２つの導体６ａ、６ａ’　と、Ｂ相の磁気エン
コーダ信号を得るために導体６ｂ。

６ｂ’を形成したものとなっている。

導体６ａと６ａ’は、互いに逆位相となるように、磁気
エンコーダ磁極２の一磁極（Ｎ極２ＮまたはＳ極２８）
の幅を＾く電気角で２π）とするとき、λ／２幅ずらせ
て形成している。

同様に導体６ｂと６ｂ’とは、互いに逆位相となるよう
に、λ／２幅ずらせて形成している。

また導体６ａと６ｂ、及び６ａ’と６ｂ’　とは、互い
にλ／４幅ずらして形成されている。

従って、磁気抵抗素子５は、λ／４ピッチずれて順次、
導体６ａ、６ｂ、６ａ’　、６ｂ’を形成している。

このように形成された磁気抵抗素子５からの磁気エンコ
ーダ信号を処理する回路としては、従来においては１例
えば第１１図の方法がある。

この第１１図に示す磁気抵抗素子５の磁気エンコーダ信
号処理回路８は、抵抗器９− １、・・・、９−４により、ブリッジを構成して抵抗変
化を電圧変化に変換し、コンパレータ１０−１．１０−
２により、第１２図（ａ）。

（ｂ）に示すような９０”位相が異なる２つの矩形波の
磁気エンコーダ信号１１−１．１１−２を得ることがで
きるようにしている。

この矩形波の磁気エンコーダ信号１１−１゜１１−２を
カウンタによちて計数すれば、磁気エンコーダの回転角
を計測できる。

上記第１１図に示した磁気抵抗素子５の磁気エンコーダ
信号処理回路８は、磁気抵抗素子５の導体６ａと６ａ’
　、６ｂと６ｂ’の接続点の中点電位の出力電圧を磁気
エンコーダ信号出力として利用したものである。

このように形成された磁気抵抗素子５は、いまＡ相分の
導体６ａ、６ａ’のみを取り出して描くと、第１３図に
示すようなＡ相分の導体を有する磁気抵抗素子５゛とじ
ても描くことができる。

この磁気抵抗素子５′における導体６ａ。

６ａ’の形成すべき条件は、上記磁気抵抗素子５で説明
したと全く同じで、櫛歯状の導体６ａと６ａ’は、互い
にλ磁極幅位相が離れた位置に互いに逆位相となるよう
に形成されている。導体６ａの他端と導体６ａ゛の一端
が共通接続され。

その中間を中点出力端子用導電体１２に接続している。

導体６ａの一端は、端子用導電体１３を介して電源電池
１４の正側に接続し、導体６ａ゛の他端は、端子用導電
体１５″を介して電源電池１６の負側に接続している。

電源電池１４の負側と電源電池１６の正側との接続点１
７と出力端子用導電体１２とから、出力端子１８−１．
１８−２を取り出している。

かかる磁気抵抗素子５゛によると、これらの導体６ａ、
６ａ’がマグネットロータ３の磁気エンコーダ磁極２面
に平行な磁界に感応して抵抗を減する。

この磁界成分は、マグネットロータ３の磁気エンコーダ
磁極２の磁極境界部で大きく、磁極中心部ではＯである
ので、λ磁極幅異なる位置に設けられた導体６ａ、６ａ
’は、マグネットロータ３の回転に伴って極性が変化す
る為に、中点の電位がＯを横切る回数を出力端子１８−
１．１８−２から取り出してカウントすることにより、
ロータの回転数を計測できる。

ところで、上記構成の磁気抵抗素子５′　くもちろん、
上記磁気抵抗素子５も同じである）の導体６ａ、６ａ’
によると、マグネットロータ３の回転に伴う中点電位の
変化は、第１４図に示すような幅の狭い出力信号波形２
２．２２’　となる場合が多い、これは、磁極ピッチに
比べてマグネットロータ３と磁気抵抗素子５′の間隔が
短い場合に特に顕著に現れる。

このように電位がゼロに近い部分の多い短い幅の波形が
ゼロを横切る点の計測は、基準電圧の変動によって、特
にデジタル信号になおす場合には、誤差を含み易く、ま
たノイズによる誤動作を招きやすいという問題点があっ
た。

尚、インクリメンタル形の磁気エンコーダの場合、アブ
ソリュート形のように磁気エンコーダのように絶対位置
が判明しないが２アブソリユート形に比較して小型であ
りながら比較的多くのパルス数が取れる利点がある。

このインクリメンタル形の磁気エンコーダでは、Ｚ相（
原点）信号を得るために第１５図のマグネットロータ３
′に示すように、従来の磁気エンコーダ磁極２の場合同
様にＮ極２’　Ｎ、Ｓ極２°Ｓの多極着磁体２′以外に
、１パルス分の原点信号（Ｚ相信号）用着磁部２７を形
成した原点信号用磁気トラック２８を設けると共に、上
記磁気抵抗素子５′と同様に第１６図に示すように多極
着磁体２゛と対向するＡ相用及びＢ用層の磁気エンコー
ダ信号を得るための磁気抵抗素子エレメント２９Ａ、２
９Ｂを設けると共に、原点信号（Ｚ相信号）用着磁部２
７と対向する位置にＺ相の磁気エンコーダ信号を得るた
めの原点検出用磁気抵抗素子エレメント３０を設けた磁
気抵抗素子３１をマグネットロータ３゛に対向配設する
必要がある。

このような構造の磁気抵抗素子３１は、Ａ相用及びＢ用
層の磁気エンコーダ信号を得るためにＡ相用磁気抵抗素
子エレメント２９ＡとＢ相用磁気抵抗素子エレメント２
９Ｂとを（ｍλ十λ／４）磁極幅（ｍは１以上の整数で
、λは多極着磁体２゛の１磁極幅の間隔）位相をずらし
て配設する必要がある。

ここにＡ相用磁気抵抗素子エレメント２９ＡとＢ相用磁
気抵抗素子エレメント２９Ｂとを（ｍλ＋λ／４）磁極
幅位相をずらせて絶縁基板３２面に配設形成しなければ
ならないために。

（ｍλ＋λ／４）磁極幅の空間だけ磁気抵抗素子３１に
無駄な空間ができる。

また磁気抵抗素子３１は、絶縁基板３２の上記Ａ相用及
びＢ相用磁気抵抗素子エレメント２９Ａ、２９Ｂの上部
であり且つ原点検出用着磁部２７を検出することができ
る位置に原点検出用磁気抵抗素子エレメント３０を形成
し、その導電端子３５をＡ相用及びＢ相用磁気抵抗素子
エレメント２９Ａ、２９Ｂの導電端子３３．３４と反対
側の基板３２の上部に導いて導電端子３５を形成してい
るため、その導電端子３５並びに当該導電端子３５まで
の間のリード用導電体の長さだけ。

当該磁気抵抗素子３１の軸方向の長さが長くなり、磁気
抵抗素子３１及び磁気エンコーダが高価且つ大型になる
欠点がある。また従来の磁気抵抗素子や第１６図に示す
磁気抵抗素子３１の場合。

Ｚ相を有する磁気抵抗素子エレメントは、１本または２
本の磁気抵抗効果を有する導体によって構成されている
ため、上記磁気抵抗素子５’、３１のＡ相用及びＢ用層
の磁気抵抗素子エレメント６ａ、６ａ’、２９Ａ、　　
２９Ｂ同様に幅の狭い出力信号波形しか得られず、精度
の良い原点信号を有するインクリメンタル形磁気エンコ
ーダを得ることができない欠点があった。

［問題点を解決する手段］ 上記の問題点を解決する方法について３本願発明者は種
々の検討を行ったが、略々均一な幅でＮ極、Ｓ極の磁極
が多数個設けられた多極磁極トラックと原点検出用着磁
部を有する原点検出用着磁トラックとを有する着磁体に
磁気抵抗素子を対向配置させた磁気エンコーダであって
、磁気抵抗素子が上記多極磁極トラックに対向して、略
（２ｎ＋１）λ（但し、ｎは０以上の整数、λは上記多
極着磁体の１磁極の幅）磁極幅に渡って順次連続して櫛
歯状等に形成されたＡ相用磁気エンコーダ出力信号を得
るための磁気抵抗効果を有する導体群によって構成され
たＡ相用磁気抵抗素子エレメントを設け、該Ａ相用磁気
抵抗素子エレメントの磁気抵抗効果を有する導体群の中
点にＡ相用磁気エンコーダ出力を得る出力端子を設け、
上記Ａ相用磁気抵抗素子エレメントと同様に形成される
と共にＡ相用磁気抵抗素子エレメントから（ｍλ＋λ／
４）磁極幅（ｍは１以上の整数で、上記ｎとは独立して
与えられる整数）位相をずらせてＢ相用磁気エンコーダ
出力信号を得るための磁気抵抗効果を有する導体群によ
って構成されたＢ相用磁気抵抗素子エレメントを設け、
該Ｂ相用磁気抵抗素子エレメントの磁気抵抗効果を有す
る導体群の中点にＢ相用磁気エンコーダ出力を得る為の
出力端子を設け、上記Ａ相用磁気抵抗素子エレメントと
Ｂ相用磁気抵抗素子エレメントの（ｍλ＋λ／４）磁極
幅の空いた部分に原点検出用磁気抵抗素子エレメントの
導電端子を形成することで本発明の課題を達成できる。

即ち、磁気抵抗素子は、それぞれのＡ相用及びＢ用層の
磁気抵抗素子エレメントが上記多極磁気トラックの多極
磁極体の略（２ｎ＋１）λ（但し、ｎは０以上の整数、
λは磁気エンコーダの１磁極の幅）磁極幅に渡って順次
連続して櫛歯状等に形成された磁気抵抗効果を有する導
体群によって構成され、該磁気抵抗効果を有する導体群
の中点に出力端子を設け、該出力端子から磁気エンコー
ダ出力を得ることにより、矩形波（成は台形波）に近い
良好な信号が出力されることを見い出し１本発明に至っ
た。

磁気抵抗素子として、（２ｎ＋１）λ磁極幅に渡る磁気
抵抗効果を有する導体群を一様に隣接配置して設けたＡ
相用磁気抵抗素子エレメントとＢ相用磁気抵抗素子エレ
メントとの間の従来において無駄になっていた部分、即
ち上記Ａ相用磁気抵抗素子エレメントとＢ相用磁気抵抗
素子エレメント間の（ｍλ＋λ／４）磁極幅の空いた部
分に原点検出用磁気抵抗素子エレメントの導電端子を形
成しているため、原点検出用（Ｚ用層）磁気抵抗素子エ
レメントを形成したとしても、従来のように、磁気抵抗
素子が大きくならず磁気エンコーダも小型且つ安価に形
成することができる。

［作用］ 本発明の磁気エンコーダによる磁気抵抗素子は、そのＡ
相用磁気抵抗素子エレメント及びＢ相用磁気抵抗素子エ
レメントが従来の磁気抵抗素子５°、３１の磁気抵抗効
果を有する導体を（２ｎ＋１）λ磁極幅に渡って多数個
を可動子の移動方向に沿って少しずつずらしながら厚み
方向に重ね合わせて形成したものと考えることができる
。

このような重ね合わせを行うと、第５図及び第６図に示
すように出力波形は、矩形波（あるいは台形波）に近づ
く、このような波形であれば、ゼロに近い期間が少ない
ため、基準電圧の変動によるゼロクロス点の変化も少な
く、かかる波形をデジタル化した磁気エンコーダ信号に
直すのに都合良く、またノイズによる影響も少なく、精
度良好で信頼性の高い磁気エンコーダを得ることができ
る。

また原点検出用磁気抵抗素子エレメントもＡ相用及びＢ
相用磁気抵抗素子エレメント同様に、従来の磁気抵抗素
子５’、３１の原点検出用磁気抵抗素子エレメントの磁
気抵抗効果を有する導体を（ｍλ＋λ／４）磁極幅に渡
って多数個を可動子の移動方向に沿って少しずつずらし
ながら厚み方向に重ね合わせて形成したように構成する
ことで、基準電圧の変動によるゼロクロス点の変化の少
ない矩形波の原点信号用出力波形を得ることができるの
で、精度良好な信頼性の高い原点信号を有するインクリ
メンタル形磁気エンコーダを構成することができる。

そして、このように形成された磁気抵抗素子では、更に
従来において無駄になっていた部分、即ち上記Ａ相用磁
気抵抗素子エレメントとＢ相用磁気抵抗素子エレメント
の（ｍλ＋λ／４）磁極幅の空いた部分に原点検出用磁
気抵抗素子エレメントの導電端子を形成しているため、
原点検出用（２相用）磁気抵抗素子エレメントを形成し
たとしても、従来のように、磁気抵抗素子が大きくなら
ず磁気エンコーダも小型且つ安価に形成することができ
る。

［実施例コ 第１図は本発明のインクリメンタル形磁気エンコーダ３
６に用いる磁気抵抗素子１９の説明図で、第２図は同磁
気抵抗素子１９の分解斜視図。

第３図は同磁気抵抗素子を用いたインクリメンタル形磁
気エンコーダ３６の概略斜視図で、上記磁気抵抗素子１
９では、Ａ相分の磁気抵抗素子エレメント１９ＡとＢ相
分の磁気抵抗素子エレメント１９Ｂとで、Ａ相及びＢ相
の磁気エンコーダ信号が得られるように構成すると共に
、原点（Ｚ相）信号が得られるようにするための原点信
号用磁気抵抗素子エレメント１９Ｚとを構成したものを
描いている。

磁気抵抗素子１９は、Ａ相の磁気エンコーダ信号から（
ｍλ＋λ／４）磁極幅（ｍは１以上の整数で、後記する
整数ｎとは独立して与えられる整数、λは多極着磁体２
′の１磁極幅を示す）位相がずれて２例えば、この実施
例では９ｍ２１を選択しているので、λ＋λ／４磁極幅
位相がずれてＢ相の磁気エンコーダ信号を得ることが出
来るようにするために、まず複数の順次隣接して形成さ
れた櫛歯状の磁気抵抗効果を有する直線状の導体２０群
からなるＡ相の磁気抵抗素子エレメント１９Ａを形成し
、該磁気抵抗素子エレメント１９Ａから、同じく複数の
順次隣接して形成された櫛歯状の磁気抵抗効果を有する
直線状の導体２０群からなるＢ相の磁気抵抗素子エレメ
ント１９Ｂを磁気抵抗素子エレメント１９Ａがらλ＋λ
／４磁極幅位相がずれて、それぞれ幅が磁気抵抗素子エ
レメント１９Ａ、１９Ｂよりも大きく形成したガラス基
板等の絶縁基板２６の上面に上記したような適宜な手段
によって形成し、その上面に後記する端子露出用切欠部
２５ａを有する薄膜絶縁体２５を形成している。

尚、上記薄膜絶縁体２５は、後記する出力端子用導電体
１２Ａ、１２Ｂ、１３Ａ、１３Ｂ、１５Ａ、１５Ｂ、４
１，４２．４３を露出しなければならないために、上記
薄膜絶縁体２５に端子露出用切欠部２５ａを形成してい
る。この切欠部２５ａは、上記端子１２Ａ、１２Ｂ、１
３Ａ。

１３Ｂ、１５Ａ、１５Ｂ、４１，４２．４３が他の端子
と重ならない位置に適宜な幅に形成する必要がある。

磁気抵抗素子１９を構成するＡ相用磁気抵抗素子エレメ
ント１９Ａは、第１図及び第２図に示すように多極着磁
体２′　（第３図参照）の（２ｎ＋１）λ（ｎは０以上
の整数、λは多極着磁体２゜の１磁極の幅）磁極幅９例
えば、この実施例のようにｎ＝ｏの場合を例にすると、
多極着磁体２′の１磁極幅λに渡って順次隣接して磁気
抵抗効果を有する櫛歯状に形成された複数の導体２０群
で形成され、λ磁極幅の範囲に渡って形成した導体２０
群を２分する多極着磁体２″の回転方向がら見た中心に
設けられた位置の導体部２０’位置がら、中点出力端子
用導電体１２Ａを取り出すようにしている。該出力端子
用導体導電体１２Ａにより２分された図面に於いて左半
分即ち、λ／２幅の範囲に渡って形成された導体２０群
を磁気抵抗エレメント２１Ａとし、右半分即ち、λ／２
幅の範囲に渡って形成された導体２０群を磁気抵抗エレ
メント２１Ａ゛と表すこととする。

かかる磁気抵抗エレメント２１Ａ、２１Ａ’は、上記し
たように絶縁基板２６上に適宜な手段によって形成する
ことで、Ａ相用磁気エンコーダ出力信号を得るための磁
気抵抗素子エレメント１９Ａを形成している。

また、磁気抵抗素子１９を構成する磁気抵抗素子エレメ
ント１９Ｂは、多極着磁体２′　（第３図参照）の（２
ｎ＋１）λ（ｎは０以上の整数。λは磁気エンコーダ磁
極２の１磁極の幅）磁極幅。

例えば、ｎ＝０の場合を例にすると、磁気エンコーダ磁
極２の１磁極幅λに渡って順次隣接して磁気抵抗効果を
有する櫛歯状に形成された複数の導体２０群で形成され
、λ磁極幅の範囲に渡って形成した導体２０群を２分す
る多極着磁体２′の回転方向から見た中心に設けられた
位置の導体部２０゛位置から、中点出力端子用導電体１
２Ｂを取り出すようにしている。該出力端子用導体導電
体１２Ｂにより２分された図面に於いて左半分即ち、λ
／２幅の範囲に渡って形成された導体２０群を磁気抵抗
エレメント２１Ｂとし、右半分即ち、λ／２幅の範囲に
渡って形成された導体２０群を磁気抵抗エレメント２１
Ｂ″と表すこととする。

かかる磁気抵抗エレメント２１Ｂ、２１８“は、上記し
たように絶縁基板２６上に適宜な手段によって形成する
ことで、Ｂ相用磁気エンコーダ出力信号を得るための磁
気抵抗素子エレメント１９Ｂを形成している。

この磁気抵抗素子エレメント１９Ｂは、上記磁気抵抗素
子エレメント１９Ａがら２回転方向に対してλ／４幅（
但しｌｍ＝１の場合）だけ位相がずれたＢ相用磁気エン
コーダ信号が得られるように、同じく回転方向に対して
λ＋λ／４幅（ｍ＝１の場合）だけ位相がずれて絶縁基
板２６上に形成されている。

このようにすることによって、磁気エンコーダ磁極２の
一磁極幅λに渡って、導体２０群からなる互いにλ＋λ
／４磁極幅だけ位相がずれて形成された。Ａ相及びＢ相
の磁気抵抗エレメント２１Ａと２１Ａ°とからなる磁気
抵抗素子エレメント１９Ａと、磁気抵抗エレメント２１
Ｂと２１Ｂ′とからなる磁気抵抗素子エレメント１９Ｂ
それぞれを形成している。

また、上記のように構成することによって磁気抵抗エレ
メント２１Ａと２１Ａ’、磁気抵抗エレメント２１Ｂと
２１Ｂ′とは、互いに逆位相に形成されたものと同じに
なる。

磁気抵抗素子エレメント１９Ａは、磁気抵抗エレメント
２１Ａの他端の導体２０と磁気抵抗エレメント２１Ａ°
の一端の導体２０とを共通接続し、その接続された中間
を引き出して中点出力端子用導電体１２Ａに接続してい
る。磁気抵抗エレメント２ＬＡの一端の導体２０は、端
子用導電体１３Ａを介して電源電池１４Ａの正側に接続
し。

磁気抵抗エレメント２１Ａ゛の他端の導体２０は、端子
用導電体１５Ａを介して電源電池１６Ａの負側に接続し
ている。電源電池１４Ａの負側と電源電池１６Ａの正側
との接続点１７Ａと中点出力端子用導電体１２Ａとから
、Ａ相用磁気エンコーダ出力を取り出すための出力端子
１８Ａ−１，１８Ａ−２を取り出している。

また磁気抵抗素子エレメント１９Ｂは、磁気抵抗エレメ
ント２１Ｂの他端の導体２０と磁気抵抗エレメント２１
Ｂ′の一端の導体２０とを共通接続し、その接続された
中間を引き出して中点出力端子用導電体１２Ｂに接続し
ている。磁気抵抗エレメント２１Ｂの一端の導体２０は
、端子用導電体１３Ｂを介して電源電池１４Ｂの正側に
接続し、磁気抵抗エレメント２１８°の他端の導体２０
は、端子用導電体１５Ｂを介して電源電池１６Ｂの負側
に接続している。電源電池１４Ｂの負側と電源電池１６
Ｂの正側との接続点１７Ｂと中点出力端子用導電体１２
Ｂとから、Ｂ相用磁気エンコーダ出力を取り出すための
出力端子１８Ｂ−１，１８Ｂ−２を取り出している。

かかる磁気抵抗素子１９によると、これらのＡ相用及び
Ｂ相用磁気抵抗素子エレメント１９Ａ。

１９Ｂの磁気抵抗効果を有する導体２０群は１例えば第
３図に示すマグネッートロータ３′の磁気多極着磁体２
′の平行な磁界に感応して抵抗を減する。

この磁界成分は、マグネットロータ３′の多極着磁体２
°の磁極境界部で大きく、磁極中心部ではＯであるので
、＜２ｎ＋ｌ）λの範囲に渡って形成された磁気抵抗素
子エレメント１９Ａと１９Ｂは、マグネットロータ３゛
の回転に伴いて極性が変化する為に、中点の電位が０を
横切る回数を出力端子１８Ａ−１と１８Ａ−２，１８Ｂ
−１と１８Ｂ−２から磁気エンコーダ出力を取り出して
カウントすることによりロータの回転数を計測できる。

ところで、上記構成の磁気抵抗素子１９にょると、マグ
ネットロータ３′の回転に伴う中点電位の変化は、磁気
抵抗素子エレメント１９Ａの磁気抵抗エレメント２１Ａ
と２１Ａ’、磁気抵抗素子エレメント１９Ｂの磁気抵抗
エレメント２１Ｂと２１Ｂ゛とがそれぞれλ／２磁極幅
に渡って複数の導体２０群によって形成されているため
に、当該磁気抵抗エレメント２１Ａと２１Ａ″、２１Ｂ
と２１Ｂ″によって、第１４図に示したと同じような波
形がそれぞれ第４図（ａ）、（ｂ）に示すように波形２
２Ａと２２Ａ’　、波形２２Ｂと２２Ｂ′がλ／２磁極
幅の範囲に渡って少しづつずらせながら重ね合わせたよ
うにλ／４磁極幅位相がずれた幅の狭い信号群からなる
２つの出力信号波形２２Ａと２２Ａ’　、２２Ｂと２２
Ｂ”が得られると考えることができる。

従って、これら波形２２Ａと２２Ａ’　、２２Ｂと２２
Ｂ′は、実際には、積分された波形となるので、同図の
点線２３Ａと２３Ａ’　、２３Ｂと２３Ｂ°で示すよう
に合成されたものとなり、結果的には、中点の電位が第
５図及び第６図に示すような台形波（若しくは矩形波）
の出力信号波形２４Ａと２４Ａ’　、２４Ｂと２４Ｂ′
として出力端子１８Ａ−１と１８Ａ−２，１８Ｂ−１と
１８Ｂ−２から取り出すことができる。

かかる出力信号波形２４Ａと２４Ａ’　。

２４Ｂと２４Ｂ°によれば、第１４図に示した出力信号
波形２２．２２’　と異なり、ゼロに近い部分が少なく
なるので、ゼロ電位を横切る点が少なくなり、このゼロ
点の計測は、基準電圧の変動によって誤差を含むことが
なくなり、又ノイズも少なくなるため、ノイズ誤動作が
なくなる。

第５図及び第６図に示す波形２４Ａと２４Ａ’　、２４
Ｂと２４Ｂ′を得ることができるＡ相及びＢ相の磁気抵
抗素子１９において、上記のように磁気抵抗素子エレメ
ント１９Ａと１９Ｂをλ／４磁極幅位相をずらして形成
しておくことで、第１１図に示す磁気エンコーダ信号処
理回路８を用いれば、第１１図（ａ）、（ｂ）に示すよ
うな９０°位相が異なる２つの矩形波のエンコーダ信号
１１−１．１１−２を得ることができる。

従って、これらの矩形波のエンコーダ信号１１−１．１
１−２をカウンタによって計数すれば、磁気エンコーダ
の回転角等を計測できる。

上記のように構成された磁気抵抗素子１９においては、
Ａ相用とＢ相用磁気抵抗素子エレメント１９Ａと１９Ｂ
間には１ｍλ＋λ／４磁極幅２ｍ＝０とすると、λ／４
磁極幅の間隔だけ無駄な空間が形成される。

従って、磁気抵抗素子エレメント１９Ａ、１９Ｂの上部
（第１図の図面において）の絶縁基板２６上の原点信号
用磁気トラック２８の原点信号用着磁部２７と対向でき
る位置に原点信号用磁気抵抗素子エレメント１９ｚを形
成し、この原点信号用磁気抵抗素子エレメント１９Ｚの
端子用リード線３８，３９．４０を上記空間３７を通し
て絶縁基板２６上に形成している。

尚１本発明においては、原点信号用磁気抵抗素子エレメ
ント１９ｚは、従来のように１本または２本の磁気抵抗
効果を有する導体２０によって構成しても良い。

しかし、この実施例では、Ａ相用及びＢ相用磁気抵抗素
子エレメント１９Ａ、−１９Ｂ同様の目的で、原点出力
信号波形がゼロに近い部分を少なくし、基準電圧の変動
によっても誤差が少なく、またノイズ誤動作が無く、正
確な原点出力信号波形が得られるようにするため、（２
ｎ＋１）λ磁極幅１またはｍλ＋λ／４磁極幅に渡って
複数の磁気抵抗効果を有する導体２０を隣接配置して形
成することが望ましい。

従って、この実施例では、上記空間３７と同相位置で上
記磁気抵抗素子エレメント１９Ａと１９Ｂの中間部の上
部にｍλ＋λ／４磁極幅９ｍ＝０とすると、λ／４磁極
幅に渡って複数の磁気抵抗効果を有する導体２０を隣接
配置するために櫛歯状に形成した原点信号用磁気抵抗素
子エレメント１９Ｚを形成している。

原点信号用磁気抵抗素子エレメント１９Ｚの一端の導体
２０は、端子用リード線３８を介して絶縁基板２６の下
端（第１図の紙面において）に形成された端子用導電体
４１に接続されている。

原点信号用磁気抵抗素子エレメント１９Ｚの他端の導体
２０は、端子用リード線４０を介して絶縁基板２６の下
端（第１図の紙面において）に形成された端子用導電体
４３に接続されている。

原点信号用磁気抵抗素子エレメント１９２の導体２０の
中点からは、端子用リード線３９を介して絶縁基板２６
の下端（第１図の紙面において）に形成された中点出力
端子用導電体４２に接続されている。

導電体４１は、電源電池４４の正側に接続され、導電体
４３は、電源電池４５の負側に接続されている。導電体
４２から取り出した出力端子４６と、を源電池４４と４
５との接続点から取り出した出力端子４７から原点信号
用出力波形を得て原点用磁気エンコーダ出力を取り出し
ている。

この原点信号用出力波形を基に、原点を参照してｃｗ、
ｃｃｗ方向のエンコーダパルスをカウントすることがで
きる。

［発明の効果］ 本発明の磁気エンコーダは、磁気抵抗素子から、Ａ相用
、Ｂ用層及び原点用の磁気エンコーダ信号を矩形波ある
いは台形波の出力電位で取り出すことができるので、こ
の矩形波あるいは台形波の出力をデジタル化したときの
誤差が、非常に少なく、精度の良い磁気エンコーダを安
価且つ容易に構成できるため、簡単な構成で、しかも精
度良く２且つ安定して位置の計測が可能になる。

更に１本発明による磁気抵抗素子は、導体の全長が長い
ため、電気抵抗の高い磁気抵抗素子が容易に得られ、消
費電力の少ない磁気エンコーダを構成できる。このこと
は、特にバッテリー動作中の磁気エンコーダとして最適
な磁気抵抗素子といえる。

また本発明の最大の特徴からくる効果は、上記磁気エン
コーダに用いる為の磁気抵抗素子にあり、この磁気抵抗
素子はＡ相用とＢ用層の磁気抵抗素子エレメントとの間
の従来において無駄になっていた部分、即ち上記Ａ相用
磁気抵抗素子エレメントとＢ相用磁気抵抗素子エレメン
ト間の（ｍλ＋＾／４）磁極幅の空いた部分に原点検出
用磁気抵抗素子エレメントの導電端子を形成しているた
め、原点検出用（Ｚ用層）磁気抵抗素子エレメントを形
成したとしても、従来のように、磁気抵抗素子が大きく
ならず原点出力信号を得ることのできる磁気エンコーダ
も小型且つ安価に形成することができる。

尚上記説明では、ロータリ磁気エンコーダについて説明
したが１本発明は、リニア磁気エンコーダについても当
然適用があることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す原点信号得ることので
きるインクリメンタル形磁気エンコーダに用いた磁気抵
抗素子の説明図、第２図は第１図の磁気抵抗素子の分解
斜視図、第３図は同磁気エンコーダの概略斜視図、第４
図は第１図乃至第３図の磁気抵抗素子を用いた場合の本
発明の詳細な説明するため説明図、第５図は本発明に用
いな磁気抵抗素子のＡ相用の磁気エンコーダの出力信号
を示す波形図、第６図は本発明に用いた磁気抵抗素子の
Ａ相用及びＢ用層の磁気エンコーダの出力信号を示す波
形図、第７図は従来公知のインクリメンタル形ロータリ
磁気エンコーダの概略説明図、第８図乃至第１０図は磁
気エンコーダの磁気　゛エンコーダ磁極と磁気抵抗素子
との関係の説明図、第１１図は磁気抵抗素子の磁気エン
コーダ処理回路の説明図、第１２図は同磁気エンコーダ
から得られるエンコーダ信号波形図、第１３図は従来の
Ａ相分の磁気抵抗素子の説明図、第１４図は第１３図の
磁気抵抗素子を用いた場合の磁気エンコーダの出力信号
を示す図、第１５図は従来の原点信号を得ることのでき
る磁気エンコーダの概略斜視図、第１６図は第１５図の
磁気エンコーダに用いた磁気抵抗素子の斜視図である。 ［符号の説明］ １・・・ロータリ磁気エンコーダ。 ２・・・磁気エンコーダ磁極、２゛　・・・多極着磁体
、２Ｎ、２Ｎ’　　・・・Ｎ極。 ２Ｓ、２Ｓ’　　・・・Ｓ極、３．３’　　・・・マグ
ネットロータ、４・・・空隙、５．５’　　・・・磁気
抵抗素子。 ６．６ａ、６ａ’　、６ｂ、６ｂ’　　−−−導体（磁
気抵抗エレメント）、７，７Ｘ、７Ｙ・・・磁束、８・
・・磁気エンコーダ信号処理回路。 ９−１．・・・、９−４・・・抵抗器。 １０−１．１０−２・・・コンパレータ。 １１−１．１１−２・・・磁気エンコーダ信号。 １２．１２Ａ、１２Ｂ・・・中点出力端子用導電体、１
３．１３Ａ、１３Ｂ・・・端子用導電体。 １４．１４Ａ、１４Ｂ・・・電源電池。 １５．１５Ａ、１５Ｂ・・・端子用導電体。 １６．１６Ａ、１６Ｂ・・・電源電池。 １７．１７Ａ、１７Ｂ・・・接続点。 １８−１．１８−２．１８Ａ−１，１８Ａ−２゜１８Ｂ
−１，１８Ｂ−２・・・出力端子。 １９・・・磁気抵抗素子。 １９Ａ・・・Ａ相用の磁気抵抗素子エレメント。 １９Ｂ・・・Ｂ用層の磁気抵抗素子エレメント。 １９Ｚ・・・原点信号用磁気抵抗素子エレメント、２０
・・・導体、２０′　・・・導体部。 ２１Ａ、２１Ａ’　　・・・Ａ相用の磁気抵抗エレメン
ト、２１Ｂ、２１Ｂ’　　・・・Ｂ用層の磁気抵抗エレ
メント、２２．２２’　、２２Ａ、２２Ａ’　　。 ２２Ｂ、２２Ｂ’　　・・・出力信号波形。 ２３Ａ、２３Ａ’　、２３Ｂ、２３Ｂ’・・・点線、２
４Ａ、２４Ａ’　、２４Ｂ、２４Ｂ’　・・・出力信号
波形、２５・・・薄膜絶縁体。 ２５ａ・・・端子露出用切欠部２２６・・・絶縁基板、
２７・・・原点信号用着磁部、２８・・・原点信号用磁
気トラック、２９Ａ・・・Ａ相用磁気抵抗素子エレメン
ト、２９Ｂ・・・Ｂ相用磁気抵抗素子エレメント、３０
・・・原点検出用磁気抵抗素子エレメント、３１・・・
磁気抵抗素子。 ３２・・・絶縁基板、３３，３４．３５・・・導電端子
、３６・・・インクリメンタル形磁気エンコーダ、３７
・・・空間１ ３８．３９．４０・・・端子用リード線。 ４１・・・導電端子、４２・・・中点出力用導電体、４
３・・・導電端子。 ４４．４５・・・電源電池、４６．４７・・・出力端子
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）略々均一な幅でＮ極、Ｓ極の磁極が多数個設けら
   れた多極磁極トラックと原点検出用着磁部を有する原点
   検出用着磁トラックとを有する着磁体に磁気抵抗素子を
   対向配置させた磁気エンコーダであって、磁気抵抗素子
   が上記多極磁極トラックに対向して、略（２ｎ＋１）λ
   （但し、ｎは０以上の整数、λは上記多極着磁体の１磁
   極の幅）磁極幅に渡って順次連続して櫛歯状等に形成さ
   れたＡ相用磁気エンコーダ出力信号を得るための磁気抵
   抗効果を有する導体群によって構成されたＡ相用磁気抵
   抗素子エレメントを設け、該Ａ相用磁気抵抗素子エレメ
   ントの磁気抵抗効果を有する導体群の中点にＡ相用磁気
   エンコーダ出力を得る出力端子を設け、上記Ａ相用磁気
   抵抗素子エレメントと同様に形成されると共にＡ相用磁
   気抵抗素子エレメントから（ｍλ＋λ／４）磁極幅（ｍ
   は１以上の整数で、上記ｎとは独立して与えられる整数
   ）位相をずらせてＢ相用磁気エンコーダ出力信号を得る
   ための磁気抵抗効果を有する導体群によって構成された
   Ｂ相用磁気抵抗素子エレメントを設け、該Ｂ相用磁気抵
   抗素子エレメントの磁気抵抗効果を有する導体群の中点
   にＢ相用磁気エンコーダ出力を得る為の出力端子を設け
   、上記Ａ相用磁気抵抗素子エレメントとＢ相用磁気抵抗
   素子エレメントの（ｍλ＋λ／４）磁極幅の空いた部分
   に原点検出用磁気抵抗素子エレメントの導電端子を形成
   してなる、磁気エンコーダ。
2. （２）上記原点検出用磁気抵抗素子エレメントは、（ｍ
   λ＋λ／４）磁極幅に渡って複数の磁気抵抗効果を有す
   る導体群によって構成してなる、特許請求の範囲第（１
   ）項記載磁気エンコーダ。