JPH02264816A - 磁気センサおよびその製造方法 - Google Patents
磁気センサおよびその製造方法Info
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- JPH02264816A JPH02264816A JP1086251A JP8625189A JPH02264816A JP H02264816 A JPH02264816 A JP H02264816A JP 1086251 A JP1086251 A JP 1086251A JP 8625189 A JP8625189 A JP 8625189A JP H02264816 A JPH02264816 A JP H02264816A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- track
- drum
- magnetic field
- sine wave
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- Pending
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
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。
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、ロボット、ＮＣ装置等に広（使用されている
アブソリュート型の磁気センサおよびその製造方法に関
するものである。
アブソリュート型の磁気センサおよびその製造方法に関
するものである。
従来の技術
インクリメンタル型の磁気エンコーダは第９図のように
、シャフト１５に固着された磁気ドラムの外周に着磁を
施し、その磁界を磁気抵抗素子（以下ＭＲ素子と称す）
により検出する構造が開発されている。第９図に示す如
く、磁気ドラム１１には２トラツクの外周着磁がされて
おり、１つは多極着磁部１２であり、所定の磁極を着磁
する。他は１回転に１対の磁極を着磁する原点着磁部１
３となる。
、シャフト１５に固着された磁気ドラムの外周に着磁を
施し、その磁界を磁気抵抗素子（以下ＭＲ素子と称す）
により検出する構造が開発されている。第９図に示す如
く、磁気ドラム１１には２トラツクの外周着磁がされて
おり、１つは多極着磁部１２であり、所定の磁極を着磁
する。他は１回転に１対の磁極を着磁する原点着磁部１
３となる。
以上のように構成された磁気ドラム１１について以下に
説明する。磁気ドラムは樹脂マグネットやステンレスへ
−スの外周に磁性粉を塗布することにより構成する。そ
の外周部に２トラツクの着磁を行なう。第９図中、多極
着磁部１２は１回転に１０００パルスの出力が必要な場
合は１０００極の着磁を行なう。磁気ドラムの外径が８
０ｍ＋＋であれば着磁幅は０．２５ｍｎ程度となる。原
点着磁部１３はほぼ同じ着磁幅で着磁したもので、回転
の原点を示す原点着磁部１３となっている。磁気ドラム
１１に近接配置したＭＲ素子１４により信号検出をする
。その信号を第１０図に示す。信号１６は原点着磁部１
３からの信号、信号１７．１８は多極着磁部１２からの
信号で信号１７．１８は相互に９０”の位相差のある２
信号である。このような３信号により磁気ドラム１１の
回転位置情報を得る方式をインクリメンタル型のエンコ
ーダといわれている。
説明する。磁気ドラムは樹脂マグネットやステンレスへ
−スの外周に磁性粉を塗布することにより構成する。そ
の外周部に２トラツクの着磁を行なう。第９図中、多極
着磁部１２は１回転に１０００パルスの出力が必要な場
合は１０００極の着磁を行なう。磁気ドラムの外径が８
０ｍ＋＋であれば着磁幅は０．２５ｍｎ程度となる。原
点着磁部１３はほぼ同じ着磁幅で着磁したもので、回転
の原点を示す原点着磁部１３となっている。磁気ドラム
１１に近接配置したＭＲ素子１４により信号検出をする
。その信号を第１０図に示す。信号１６は原点着磁部１
３からの信号、信号１７．１８は多極着磁部１２からの
信号で信号１７．１８は相互に９０”の位相差のある２
信号である。このような３信号により磁気ドラム１１の
回転位置情報を得る方式をインクリメンタル型のエンコ
ーダといわれている。
発明が解決しようとする課題
上記インクリメンタル型のエンコーダの場合、電源が切
れるとその位置情報が失われてしまうので、必ず原点復
帰が必要となる。一方、アブソリュート型では円周を多
段のトラックに分けて、それぞれ２，４．８，１６．３
２・・・・・・２０分割してその絶対位置を検出する方
式が光を媒体としたエンコーダとしである。これを磁気
で行なうと多段の着磁トラックが必要となり、また着磁
も複雑なものとなり、大形化、高価格となる失点があっ
た。着磁トラックを減らして、例えば２，１６゜１２８
．１０２４分割したトラックを用いて４゜８．３２，６
４，２５６，５１２．２０４８゜４０９６分割は電気回
路処理によって作る方法を取ると、１２トラツク必要な
ものが４トラツクで作ることができる。このように電気
回路処理により分割する場合は元の２．１６，１２８．
１０２４の検出波形は歪の少ない相互に９０’の位相差
を持つ正弦波が必要であるといわれている。
れるとその位置情報が失われてしまうので、必ず原点復
帰が必要となる。一方、アブソリュート型では円周を多
段のトラックに分けて、それぞれ２，４．８，１６．３
２・・・・・・２０分割してその絶対位置を検出する方
式が光を媒体としたエンコーダとしである。これを磁気
で行なうと多段の着磁トラックが必要となり、また着磁
も複雑なものとなり、大形化、高価格となる失点があっ
た。着磁トラックを減らして、例えば２，１６゜１２８
．１０２４分割したトラックを用いて４゜８．３２，６
４，２５６，５１２．２０４８゜４０９６分割は電気回
路処理によって作る方法を取ると、１２トラツク必要な
ものが４トラツクで作ることができる。このように電気
回路処理により分割する場合は元の２．１６，１２８．
１０２４の検出波形は歪の少ない相互に９０’の位相差
を持つ正弦波が必要であるといわれている。
方外径８０ｍｍのように大形磁気ドラムになると、１２
８．１０２４分割では正弦波で検出することが可能であ
るが、２，１６分割では着磁ピッチが１２５ｎ＋ａ＋、
１５．７ｍｍとなり、このように大きいピッチでは円周
方向に磁界を発生させる従来の着磁とＭＲ素子の構成で
は正弦波の信号波形が得られなかった。
８．１０２４分割では正弦波で検出することが可能であ
るが、２，１６分割では着磁ピッチが１２５ｎ＋ａ＋、
１５．７ｍｍとなり、このように大きいピッチでは円周
方向に磁界を発生させる従来の着磁とＭＲ素子の構成で
は正弦波の信号波形が得られなかった。
課題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では、円周に沿って
は磁界強さがｓｉｎで変化し、その磁界方向は軸方向と
しだ着磁ラックを作り、この着磁トラックをＭＲ素子で
ｓｉｎ波信号として検出するものである。
は磁界強さがｓｉｎで変化し、その磁界方向は軸方向と
しだ着磁ラックを作り、この着磁トラックをＭＲ素子で
ｓｉｎ波信号として検出するものである。
作用
この構成により、円周に沿って磁界強さがｓｉｎで変化
する磁気ドラムに対向したＭＲ素子が、その磁界強さを
ｓｉｎ波信号として検出する。
する磁気ドラムに対向したＭＲ素子が、その磁界強さを
ｓｉｎ波信号として検出する。
実、流側
以下本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明する
。第１図において、磁気ドラム１にシャフト２を取付け
る。シャフト２には回転に伴い回転と同期したｓｉｎ波
信号を発生する信号発生器３を取付ける。
。第１図において、磁気ドラム１にシャフト２を取付け
る。シャフト２には回転に伴い回転と同期したｓｉｎ波
信号を発生する信号発生器３を取付ける。
信号発生器から出た信号はアンプ４で増幅され、磁気ヘ
ッド５Ａ、５Ｂにより磁気ドラム１に磁気トラック６Ａ
、６Ｂとして着磁される。磁気トラック６Ａ、６Ｂの磁
界強さは信号発生器からのｓｉｎ波信号と同期したもの
となり、ｓｉｎ状で磁界強さが変化する磁気トラック６
Ａ、６Ｂとなる。なお磁気ヘッド５Ａ、５Ｂは着磁する
ｓｉｎ波信号で９０度の位相差となる位置に取付ける。
ッド５Ａ、５Ｂにより磁気ドラム１に磁気トラック６Ａ
、６Ｂとして着磁される。磁気トラック６Ａ、６Ｂの磁
界強さは信号発生器からのｓｉｎ波信号と同期したもの
となり、ｓｉｎ状で磁界強さが変化する磁気トラック６
Ａ、６Ｂとなる。なお磁気ヘッド５Ａ、５Ｂは着磁する
ｓｉｎ波信号で９０度の位相差となる位置に取付ける。
すなわち、１回転ＩＨｚの信号の場合は相互の機械的角
度を９０度とし、１回転１６Ｈｚの場合はその角度を５
．６２５度又は等価的な角度９５．６２５度等に取付け
る。
度を９０度とし、１回転１６Ｈｚの場合はその角度を５
．６２５度又は等価的な角度９５．６２５度等に取付け
る。
磁気ヘッド５Ａ、５Ｂの磁気ドラムに近接対向する磁気
ヨークの開口部５１Ａ、５１Ｂは磁気ドラムの軸方向と
している。したがって磁気トラック６Ａ、６Ｂは第１図
では上下方向に磁極を有することとなる。
ヨークの開口部５１Ａ、５１Ｂは磁気ドラムの軸方向と
している。したがって磁気トラック６Ａ、６Ｂは第１図
では上下方向に磁極を有することとなる。
このように着磁した磁気ドラム１にＭＲ素子７を磁気ト
ラック６Ａ、６Ｂに一定のギャップｇで近接配置する。
ラック６Ａ、６Ｂに一定のギャップｇで近接配置する。
ＭＲ素子７の内部には磁界により抵抗値の変化する強磁
性の磁気抵抗Ｍ Ｒ＋ とＭＲ２、ＭＲ３Ｍ Ｒ４を配
置する。ＭＲ２は磁気トラック６Ａにより、またＭＲ３
は磁気トラック６Ｂにより抵抗変化するように配置する
。ＭＲＩ 、ＭＲ４は磁気トラックに影響されない位置
に配置する。このＭＲＩ 、ＭＲ２、ＭＲ３、ＭＲ４
は同一基板上に同時に作られたもので、第３図に示す等
価回路のようにＭ Ｒ＋ とＭＲ２をＭＲ３とＭＲ４を
直列に接続し、その接続点から出力信号ＶＡ、ＶＢをそ
れぞれ取り出し、他端側より電源Ｅに接続する。
性の磁気抵抗Ｍ Ｒ＋ とＭＲ２、ＭＲ３Ｍ Ｒ４を配
置する。ＭＲ２は磁気トラック６Ａにより、またＭＲ３
は磁気トラック６Ｂにより抵抗変化するように配置する
。ＭＲＩ 、ＭＲ４は磁気トラックに影響されない位置
に配置する。このＭＲＩ 、ＭＲ２、ＭＲ３、ＭＲ４
は同一基板上に同時に作られたもので、第３図に示す等
価回路のようにＭ Ｒ＋ とＭＲ２をＭＲ３とＭＲ４を
直列に接続し、その接続点から出力信号ＶＡ、ＶＢをそ
れぞれ取り出し、他端側より電源Ｅに接続する。
このように構成することにより、ｓｉｎで磁界強さの変
る磁気トラック６Ａと一定のギャップｇで対向するＭＲ
２は磁気トラック６Ａの磁界強さの変化に応じて抵抗値
が変化する。一方Ｍ Ｒ＋ は磁気トラックの磁界に影
響されない。したがって磁気トラック６Ａが回転すると
ＭＲ素子７の出力ＶＡはその回転に応じたｓｉｎ状に変
化する。
る磁気トラック６Ａと一定のギャップｇで対向するＭＲ
２は磁気トラック６Ａの磁界強さの変化に応じて抵抗値
が変化する。一方Ｍ Ｒ＋ は磁気トラックの磁界に影
響されない。したがって磁気トラック６Ａが回転すると
ＭＲ素子７の出力ＶＡはその回転に応じたｓｉｎ状に変
化する。
同じようにして磁気トラック６Ｂに対向するＭＲ３とＭ
Ｒ４からは９０度位相の違う出力ＶＢが得られる。
Ｒ４からは９０度位相の違う出力ＶＢが得られる。
さらに出力電圧を高めると共に、耐ノイズ性を高めた他
の実施例を第４図により説明する。
の実施例を第４図により説明する。
Ｍ Ｒ＋ ＋ Ｍ Ｒ２Ｔ Ｍ ＲＩｌＭ Ｒ２はＮｉ
Ｆｅ又はＮｉＣｏ等の強磁性の合金薄膜からなる磁界に
よって抵抗が変化する抵抗で、図に示すように、それぞ
れの抵抗は同一基板上に同じ形状で作る。
Ｆｅ又はＮｉＣｏ等の強磁性の合金薄膜からなる磁界に
よって抵抗が変化する抵抗で、図に示すように、それぞ
れの抵抗は同一基板上に同じ形状で作る。
この強磁性磁気抵抗は薄膜の面と同じ面で、電流の流れ
る方向と直角方向の磁界に対して最大に抵抗変化がある
ので、図に示すように磁気トラック６Ａの磁界方向く図
では上から下）と直角に電流が流れるように磁界感知す
る抵抗ＭＲ２、ＭＲ２を配置し、磁界からはずれた位置
に抵抗Ｍ Ｒ＋Ｍ Ｒ＋ を配置する。Ｍ Ｒ＋ とＭ
Ｒ２を接続しその接続点から出力ＶＡを、Ｍ Ｒ＋ と
Ｍ Ｒ２を接続しその接続点から出力ＶＡを取り出す。
る方向と直角方向の磁界に対して最大に抵抗変化がある
ので、図に示すように磁気トラック６Ａの磁界方向く図
では上から下）と直角に電流が流れるように磁界感知す
る抵抗ＭＲ２、ＭＲ２を配置し、磁界からはずれた位置
に抵抗Ｍ Ｒ＋Ｍ Ｒ＋ を配置する。Ｍ Ｒ＋ とＭ
Ｒ２を接続しその接続点から出力ＶＡを、Ｍ Ｒ＋ と
Ｍ Ｒ２を接続しその接続点から出力ＶＡを取り出す。
一方それぞれの他端子側は電源Ｅに接続する。このとき
図に示すようにＭＲ，とＭＲ２に対してＭ Ｒ＋ とＭ
Ｒ２は逆極性となるように電源Ｅに接続する。
図に示すようにＭＲ，とＭＲ２に対してＭ Ｒ＋ とＭ
Ｒ２は逆極性となるように電源Ｅに接続する。
このように構成することにより出力電圧は第５図は位相
が１８０度ずれた出力となり、この差（ＶＡ−ＶＡ）を
取ると出力電圧が２倍となる。また第６図に示すような
差動アンプで出力電圧を増幅すると、ＭＲＩ Ｊ ＭＲ
２、ＭＲＩ 、ＭＲ２に入ってくるノイズは差動アンプ
の同相除去により大幅に減少することができ大幅な耐ノ
イズ性が向上する。
が１８０度ずれた出力となり、この差（ＶＡ−ＶＡ）を
取ると出力電圧が２倍となる。また第６図に示すような
差動アンプで出力電圧を増幅すると、ＭＲＩ Ｊ ＭＲ
２、ＭＲＩ 、ＭＲ２に入ってくるノイズは差動アンプ
の同相除去により大幅に減少することができ大幅な耐ノ
イズ性が向上する。
第４図の磁気抵抗ＭＲ２、ＭＲ２の配置では微細には位
置がずれているので、さらに改善すると第７図のように
磁界感知部であるＭＲ２、ＭＲ２を同じ位置で平行で配
置することにより、さらに精度のよいＶＡとＶＡの１８
０°位相差となった信号が得られる。
置がずれているので、さらに改善すると第７図のように
磁界感知部であるＭＲ２、ＭＲ２を同じ位置で平行で配
置することにより、さらに精度のよいＶＡとＶＡの１８
０°位相差となった信号が得られる。
なお強磁性の磁気抵抗は磁極のＮ、Ｓ両磁極に対して対
称に抵抗変化するので１回転１１１ｚを得るときは第８
図に示すように直流が重畳した着磁電流で着磁し、磁気
トラックの極性が反転しないようにする。（極性が反転
すると１回転２１１ｚの出力信号となってしまう）。
称に抵抗変化するので１回転１１１ｚを得るときは第８
図に示すように直流が重畳した着磁電流で着磁し、磁気
トラックの極性が反転しないようにする。（極性が反転
すると１回転２１１ｚの出力信号となってしまう）。
１回転に２Ｈｚ以上の場合は直流を重畳してもしな（で
もよい。
もよい。
発明の効果
このような構成とすることにより、１回転１ｔｌｚある
いは１回転１６Ｈｚというような低周波なｓｉｎ波検出
が高出力で、ノイズの少ない信号として検出することが
でき、アブソリュート型でも少ない磁気トラックと少な
いＭＲ素子で構成するこ七ができ、小型で安゛価なエン
コーダを作ることができる。
いは１回転１６Ｈｚというような低周波なｓｉｎ波検出
が高出力で、ノイズの少ない信号として検出することが
でき、アブソリュート型でも少ない磁気トラックと少な
いＭＲ素子で構成するこ七ができ、小型で安゛価なエン
コーダを作ることができる。
第１図は本発明の一実施例において、磁気ドラムと着磁
ヘッドの関係を示す概略図、第２図は本発明の磁気ドラ
ムとＭＲ素子の関係を示す概略図、第３図は本発明のＭ
Ｒ素子の接続を示す等価回路図、第４図は本発明の他の
実施例の磁気トラックとＭＲ素子の磁気抵抗との関係を
示す概略図、第５図は第４図の実施例における出力電圧
を示す波形図、第６図は第４図の実施例におけるアンプ
回路の接続を示す回路図、第７図は他の実施例における
磁界感知部の抵抗パターンを示した平面図、第８図は１
回転ＩＨｚ時の着磁電流を示す波形図、第９図は従来例
の磁気トラックとＭＲ素子の関係を示す概略図、第１０
図は従来例での出力電圧を示す波形図である。 １・・・・・・磁気ドラム、２・・・・・・シャフト、
３・・・・・・信号発生器、４・・・・・・アンプ、５
Ａ、５Ｂ・・・・・・磁気ヘッド、５１Ａ、５１Ｂ・・
・・・・磁気ヨーク開口部、６Ａ、６Ｂ・・・・・・磁
気トラック、７・・・・・・ＭＲ素子、ＭＲ＋ 、ＭＲ
２、ＭＲ３、ＭＲ４・・・・・・強磁性の磁気抵抗。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はが１名第２図 第１図 第 図 第 図 第 図 １転角 弔 弔 図 図 弔 図 弔 １０図 −＋ロ転角 Ｉへ
ヘッドの関係を示す概略図、第２図は本発明の磁気ドラ
ムとＭＲ素子の関係を示す概略図、第３図は本発明のＭ
Ｒ素子の接続を示す等価回路図、第４図は本発明の他の
実施例の磁気トラックとＭＲ素子の磁気抵抗との関係を
示す概略図、第５図は第４図の実施例における出力電圧
を示す波形図、第６図は第４図の実施例におけるアンプ
回路の接続を示す回路図、第７図は他の実施例における
磁界感知部の抵抗パターンを示した平面図、第８図は１
回転ＩＨｚ時の着磁電流を示す波形図、第９図は従来例
の磁気トラックとＭＲ素子の関係を示す概略図、第１０
図は従来例での出力電圧を示す波形図である。 １・・・・・・磁気ドラム、２・・・・・・シャフト、
３・・・・・・信号発生器、４・・・・・・アンプ、５
Ａ、５Ｂ・・・・・・磁気ヘッド、５１Ａ、５１Ｂ・・
・・・・磁気ヨーク開口部、６Ａ、６Ｂ・・・・・・磁
気トラック、７・・・・・・ＭＲ素子、ＭＲ＋ 、ＭＲ
２、ＭＲ３、ＭＲ４・・・・・・強磁性の磁気抵抗。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はが１名第２図 第１図 第 図 第 図 第 図 １転角 弔 弔 図 図 弔 図 弔 １０図 −＋ロ転角 Ｉへ
Claims (6)
- （１）磁気ドラムの一周に亘り着磁した磁気トラックに
対向して強磁性磁気抵抗素子を配置し、かつ磁気トラッ
クの着磁方向は磁気ドラムの一周に亘り軸方向とし、磁
気ドラムの回転に伴い強磁性磁気抵抗素子に対してｓｉ
ｎ状に磁界強さが変化する磁気トラックを有する磁気セ
ンサ。 - （２）請求項１記載の磁気センサを作るにあたり、磁気
ドラムを回転させながら、この磁気ドラムに対向する着
磁用磁気ヘッドにｓｉｎ状の電流を流して磁気トラック
を形成する磁気センサの製造方法。 - （３）磁気ドラムに対向する強磁性磁気抵抗と磁気ドラ
ムに対向しない強磁性磁気抵抗とを接続して強磁性磁気
抵抗素子を構成した請求項１記載の磁気センサ。 - （４）４個の強磁性磁気抵抗のブリッジ回路により強磁
性磁気抵抗素子を構成し、磁気トラックと対向して磁気
を感知する２個の磁気抵抗は平行して配置し、それぞれ
の磁気抵抗からの出力が逆位相となるように構成した請
求項１記載の磁気センサ。 - （５）磁気ドラムに相互に９０度の位相差を設けた２個
の磁気トラックを設けると共に、強磁性磁気抵抗素子に
より相互に９０度の位相差の出力を得る請求項１記載の
磁気センサ。 - （６）磁気ドラムに相互に９０度の位相差を設けた磁気
トラックを２本作るにあたり、磁気ドラムに対向する２
個の着磁用磁気ヘッドを相互に９０度離れた位置に設け
ると共に、着磁用磁気ヘッドには磁気ドラムの回転と同
期した着磁電流を２個の着磁用磁気ヘッドに同時に流す
ようにした請求項５記載の磁気センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1086251A JPH02264816A (ja) | 1989-04-05 | 1989-04-05 | 磁気センサおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1086251A JPH02264816A (ja) | 1989-04-05 | 1989-04-05 | 磁気センサおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02264816A true JPH02264816A (ja) | 1990-10-29 |
Family
ID=13881601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1086251A Pending JPH02264816A (ja) | 1989-04-05 | 1989-04-05 | 磁気センサおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02264816A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5905458A (en) * | 1996-11-19 | 1999-05-18 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | FM radar apparatus |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5723863A (en) * | 1980-07-18 | 1982-02-08 | Hitachi Ltd | Rotation detector |
| JPS58154612A (ja) * | 1982-03-10 | 1983-09-14 | Copal Co Ltd | 変位量検出装置 |
| JPS63206613A (ja) * | 1987-02-24 | 1988-08-25 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | アブソリユ−ト磁気エンコ−ダ |
| JPS63210616A (ja) * | 1987-02-27 | 1988-09-01 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | 磁気抵抗効果素子 |
-
1989
- 1989-04-05 JP JP1086251A patent/JPH02264816A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5723863A (en) * | 1980-07-18 | 1982-02-08 | Hitachi Ltd | Rotation detector |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5905458A (en) * | 1996-11-19 | 1999-05-18 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | FM radar apparatus |
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