JPH01318918A - 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ッテリー動作中に
用いるのに好適な磁気エンコーダに関し、ロークリタイ
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）１回転ｆｆ１（移動量）を計測し、これ
を電気信号に変換する手段が必要とされる。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１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、検出力式には、光学式のものと磁気式のもの
があるが、′！＆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１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９例えば数千Ａ単位程度の厚みでＮｉ−Ｃ
ｏ系の金属薄膜く強磁性金属薄膜）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と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、４ｍ方向の磁束を示す。

このときの導体６の抵抗の変化率は、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
Ｒ２抵抗の変化値をΔｒとすると。

磁極（２Ｎまたは２Ｓ）と導体６の位相θ（−磁極幅２
Ｎ、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１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相の磁気エコータ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２Ｓ）
の幅をλ（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
カウンタによって計数すれば、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′とし
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、ｔｒｉ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
と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、＾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°　（もちろん２
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
ソリュート形の磁気エンコーダのように絶対位置が判明
しないが、アブソリュ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、２相（
原点）信号を得るなめに第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田川の磁気エンコーダ
信号を得るための磁気抵抗素子エレメント２９Ａ、２９
Ｂを設けると共に、原点信号（Ｚ相信号）用着磁部２７
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田
川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。

更に又、上記磁気抵抗素子５゛を用いてＡ相用及びＢ田
川の磁気エンコーダ信号を得るには、この磁気抵抗素子
５″を２個用いて上記のように無駄な空間となるｍλ＋
λ／４（ｍは１以上の整数）磁極幅離して配設しなけれ
ばならず、当該磁気エンコーダが大型且つ高価になる欠
点があった。

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
の間のり一ビ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田川
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１本願発明者は種
々の検討を行ったが、略々均一な幅で。

交互に多数の磁極（多極着磁体。上記磁気エンコーダ磁
極２が該当する）が設けられたマグネットロータと、こ
れに対向配置する磁気抵抗素子からなる磁気エンコーダ
において、これに用いるための、略々均一な幅でＮｉ、
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１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人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ための
出力端子を設け、上記Ａ相用磁気抵抗素子エレメントと
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λ／４磁極幅位相をずらせて当該Ａ相用磁気抵抗
素子エレメントに重ね合わせた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との一方にしか対向しない
位置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を提供することで本発明の
課題を達成できる。

即ち、磁気抵抗素子が上記多極磁極体の略（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（或は台形波）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）＾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
メントとを重ね合わせれば、これによる磁気抵抗素子の
横幅の面積の増加は殆ど無く、これによるコストの上昇
、形状の大型化等の悪影響も殆どない。

ま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
エレメントとの一方にしか対向しない空いた位置に原点
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。

［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。

このように形成された磁気抵抗素子（以下に示す実施例
では、この磁気抵抗素子部分を磁気抵抗素子エレメント
という）をＡ相用とＢ馬用の一対を用意し、これを更に
λ／４磁極幅位相をずらせて二重に重ね合わせてＡ相用
及びＢ馬用の磁気エンコーダ信号を得るようにすれば、
従来の第１３図に示すような磁気抵抗素子を２個用いた
ものに比較して、その厚みは数〜十μの増加があるとし
ても横方向の長さを２分の１以下にコンパクトに形成で
きるため、磁気エンコーダを小型に形成できる。

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番（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
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
レメントとの一方にしか対向しない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。

［実施例］ 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＾
／４磁極幅（λは多極着磁体２′の１磁極幅を示す）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から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薄膜絶縁体４
８．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ている。

またＡ相の磁気抵抗素子エレメント１９Ａの上面には該
磁気抵抗素子エレメント１９Ａよりも。

大きな幅で上記薄膜絶縁体４８とほぼ同じ大きさに形成
された薄膜絶縁体４９が施されていて、この薄膜絶縁体
４８．４９によって上記磁気抵抗素子エレメント１９Ａ
、　　１３Ｂを保護している。

尚、上記薄膜絶縁体４８．４９は、後記する出力端子用
導電体１２Ａ、１２Ｂ、１３Ａ。

１３Ｂ、１５Ａ、１５Ｂ、４１，４２．４３を露出しな
ければならないために、上記薄膜絶縁体４８．４９に端
子露出用切欠部４８ａ、５０゜５１．４９ａを形成して
いる。この切欠部４８ａ、５０．５１．４９ａは、上記
端子１２Ａ、１２Ｂ、１３Ａ、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は磁気エンコーダ磁極２の１磁極の幅）磁極
幅１例えば、この実施例のように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分する磁気エンコーダ磁極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２ＬＡとし、
右半分即ち、λ／２幅の範囲に渡って形成された導体２
０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
たように薄膜絶縁体４８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（２ｎ
＋ｌ）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８例えば、ｎ＝０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２人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１２Ｂ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２１Ｂ″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から２回転方向に対してλ／４幅だ
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／４幅だけ位相がずれ
て絶縁基板２６上に形成されている。

上記薄膜絶縁体４８上に形成された導体２０群を保護す
るように当該導体２０群を薄膜絶縁体４９で覆っている
。

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／４
磁極幅だけ位相がずれて形成された。Ａ相用及びＢ田川
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。

即ち、従来のようにＡ相用の磁気抵抗素子エレメントと
Ｂ田川の磁気抵抗素子エレメントを互いに重ならないよ
うに（ｍλ＋λ／４）＜ｍは１以上の整数）磁極幅ずら
せて形成する必要がないので、磁気抵抗素子１９を幅の
狭い小さなものに形成できる利点がある。

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
２ＬＡ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２１Ａ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、Ｗｉ気低抵抗エレメント２１Ｂの他端の導体２
０は、端子用導電体１５Ｂを介して電源電ｊ也１６Ｂの
負側に接続している。電源電池１４Ｂの負側と電源電池
１６Ｂの正側との接続点１７Ｂと中点出力端子用導電体
１２Ｂ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、これらの磁気抵抗効
果を有する導体２０群は９例えば第３図に示すマグネッ
トロータ３′の多極着磁体２′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°の多極着磁体２
°の磁極境界部で大きく、磁極中心部では０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、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’　、２１
Ｂ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
２２Ａ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２２Ｂ
°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１３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１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’　、２４Ｂと２４Ｂ′を得ることができるＡ相
用及びＢ田川の磁気抵抗素子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１
１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１
人相用とＢ相用磁気抵抗素子エレメント１９Ａと１９Ｂ
とは、互いに重なり合っていない無駄な空間３７を形成
する。

従って、磁気抵抗素子エレメント１９Ａの上部（第１図
の図面において）の薄膜絶縁体４８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を通して薄膜
絶縁体４８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
号波形の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なめ、（２ｎ
＋１）λ磁極幅、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とのいずれか
一方にしか対向しない薄膜絶縁体４８上に、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を介して薄膜絶縁体４８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を介して薄膜絶縁体４８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１９Ｚの導一体２０
の中点からは、端子用リード線３９を介して薄膜絶縁体
４８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、電源電池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相用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、Ｗ単な構成で、しかも精
度良く、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相用の磁気抵抗素子エレメントを互い
にλ／４磁極幅位相をずらせて重ね合わせているので、
当該磁気抵抗素子を大型且つ高価にすることなく、即ち
、磁気エンコーダを小型且つ安価に形成できる効果があ
る。

特に、磁気抵抗素子エレメントをＡ相用とＢ相用の一対
を用意し１これを更にλ／４磁極幅位相をずらせて二重
に重ね合わせてＡ相用及びＢ相用の磁気エンコーダ信号
を得るようにしているので、従来の第１３図に示すよう
な磁気抵抗素子を２個用いたものに比較して、その厚み
は数〜十μの増加があるとしても横方向の長さを２分の
１以下にコンパクトに形成できるため、磁気エンコーダ
を小型に形成できる。

また本発明の磁気エンコーダに用いる為の磁気抵抗素子
はＡ相用とＢ相用の磁気抵抗素子エレメントとを上記の
ようにλ／４磁極幅位相をずらせて重ね合わせた結果、
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
子エレメントとがずれて対向した場合、互いに対向しな
い空いた部分が形成されるので、こ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田川）磁気抵抗素子エレメント
を形成しなとしても、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。

また別の方法としては、かかる磁気抵抗素子を同相位置
に複数個配置することで（尚、この複数個の磁気抵抗素
子を１個の磁気抵抗素子に構成しても良いことはいうま
でもない）、より精度良く確実な磁気エンーダ信号を得
ることも可能である。

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待ることので
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
いた磁気抵抗素子の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田川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♀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。 ２３．２Ｓ″・・・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、ｔ３Ｍ・・・端子用導電体１１４．１４Ａ
、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１ １８−１．１８−２，１８Ａ−１，１８Ａ−２゜１８Ｂ
−１，１８Ｂ−２・・・出力端子。 １９・・・磁気抵抗素子。 １９Ａ・・・人相用の磁気抵抗素子エレメント。 １９Ｂ・・・Ｂ田川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。 ２ＬＡ、２１Ａ’　　・・・Ａ相用の磁気抵抗エレメン
ト、２１Ｂ、２１Ｂ’　　・・・Ｂ田川の磁気抵抗エレ
メント。 ２２．２２’　、２２Ａ、２２Ａ’　　・・・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、２６・・・絶縁基板、
２７・・・原点検出用着磁部、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・・・Ａ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。 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。 ４８．４９・・・薄膜絶縁体。 ４８ａ、４９ａ、５０．５１・・・端子露出用切欠部。

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ための出力端子を設け、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λ／４磁極幅位相を
   ずらせて当該Ａ相用磁気抵抗素子エレメントに重ね合わ
   せた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つて構成された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
   トとの一方にしか対向しない位置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。