JPH0961192A - 磁気検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気検出ヘッドに外部から加わる磁界を有効
に除去できる磁気検出装置を提供すること。 【解決手段】 磁気検出ヘッドにおいて、検出巻線が巻
回された可飽和コアに加わる雑音磁界ΦＮは空間的位置
によって大小のバラツキがあることに着目し、１チャン
ネルを構成する２つの検出ブロック、即ち、２つのサブ
チャンネルを構成する可飽和コアを雑音磁界ΦＮの方向
に直列に並べることにより、２つのサブチャンネルに同
じ大きさの雑音磁界ΦＮが印加される構造とし、これら
のサブチャンネルの可飽和コアに互いに反対方向に印加
される信号磁束ΦＳを加算検出するように、検出巻線を
巻回し、その結果、雑音磁界ΦＮにより誘導される雑音
電圧をゼロとするようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、磁束応答
型マルチギャップヘッドを有する磁気測定装置に用いら
れる可飽和コア型の磁気検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の磁気検出装置として図１０に示
すような検出装置が提案されている。この磁気検出装置
は、磁気スケール１に対して、磁気ヘッド２の相対位置
を変えたとき、その変位量を検出するものである。

【０００３】同図に示すように、磁気ヘッド２は２つの
チャンネルＣＨ１，ＣＨ２が１組になっており、各チャ
ンネルは２つの検出ブロック３Ａ，３Ｂ又は３Ｃ，３Ｄ
等からなる。この検出ブロック３Ａ，３Ｂの構造の詳細
は図１１に示してある。

【０００４】図１１において、磁気スケール１は極性が
交互に変化する周期的な磁化区間を有し、それによっ
て、この磁気スケールの周囲に信号磁界を発生する。検
出ブロックＣＨ１ａは検出コア５Ａ及び５Ｂと可飽和コ
ア４Ａで構成され、検出ブロックＣＨ１ｂは検出コア５
Ｃ及び５Ｄと可飽和コア４Ｂで構成される。

【０００５】可飽和コア４Ａ及び４Ｂには、励磁巻線及
び検出巻線が巻かれる。図１２は、可飽和コア４Ａ，４
Ｂの空間的な配置と、それらの可飽和コアに巻回された
検出巻線を示している。同図に示すとおり可飽和コア４
Ａと４Ｂには磁気スケール１からの信号磁界による信号
磁束ΦＳが加わり、その方向は図１２の実線矢印で示す
ように互いに反対方向になっている。

【０００６】可飽和コア４Ａ，４Ｂには、周囲からの雑
音磁界が加わると、その磁界は一般に検出ヘッドの大き
さに比べて大きいと考えられるので、同図に点線矢印で
示したように、同じ方向に雑音磁束ΦＮを生じる。ここ
で、巻線６Ａと巻線６Ｂは信号磁束ΦＳに対しては励起
電圧が強められるようになるが、雑音磁界ΦＮに対して
は相互に打ち消すように巻かれているので、端子７ａ，
７ｂには雑音成分の除かれた検出信号が得られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述の磁気検出装置に
おいて、２つの可飽和コア４Ａと４Ｂは雑音磁界ΦＮの
方向に対して横方向に空間的に離れた位置に置かれてい
るので、コア４Ａに加わる外部雑音磁界の大きさとコア
４Ｂに加わる外部雑音磁界の大きさが異なる場合が起こ
りうる。そのような場合には、可飽和コア４Ａにかかる
雑音磁界ΦＮの大きさと可飽和コア４Ｂにかかる雑音磁
界ΦＮの大きさが同じにならないため、雑音成分を完全
に相殺することができない。そのため、この種の磁気検
出装置では外部磁場の影響を完全に除去することは困難
である。

【０００８】また、可飽和コアとして一対のコア４Ａ，
４Ｂを所定間隔離して配置する構成になっているため、
部品点数が多くなっている。本発明は、従来の磁気検出
装置の欠点を克服し、簡単な構造で、外部磁界の影響を
受けない精度の高い磁気検出装置を提供することを課題
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明によれば、信号磁界を発生する磁気スケー
ルと、少なくとも１チャンネルの磁束応答型の磁気ヘッ
ドを有する磁気検出装置であって、上記磁気ヘッドは、
上記磁気スケールに対する磁気ヘッドの移動方向と直角
方向に延在し一体形成された２つの可飽和コアからなる
可飽和コア部と、該可飽和コアの延在方向両端に接続す
る２つの磁極を有するコアＡと、該可飽和コアの延在方
向中央に接続する１つの磁極を有するコアＢとからなる
信号検出コア部を有し、上記信号検出コアにより、上記
一体形成された２つの可飽和コアの各々に印加する上記
信号磁界のベクトルが互いに反対方向になり、それによ
り、上記一体形成された２つの可飽和コアの各々に装着
された巻線の出力電圧は加算され、上記一体形成された
２つの可飽和コアに印加される雑音磁界による出力電圧
は、打ち消し合って外部磁界の影響が除去されるように
した磁気検出装置を提供する。

【００１０】また、上記磁気検出装置において、上記コ
アＡと上記コアＢとをスペーサを介在して複数組設けて
なり、該コアＡが可飽和コアの幅方向両端に配されてな
る信号検出コア部を有する磁気検出装置を提供する。

【００１１】

【発明の実施の形態】図３は、本発明に基づく磁気検出
装置の一実施形態を示す。説明を簡潔にするため、同図
にはチャンネルＣＨ１の検出ヘッドのみを記載してある
が、実際には、スケール１の記録方向に｛ｎ＋（１／
４）｝λ（ｎは整数）離してもう一つのチャンネルＣＨ
２の検出ヘッドが配置される。

【００１２】図３と図１０を比較すると、一つのチャン
ネル、例えばＣＨ１を構成する２つのサブチャンネルＣ
Ｈ１ａ，ＣＨ１ｂ（即ち、２つの検出ブロック）の配列
が異なることに気付くであろう。図１０においては、サ
ブチャンネルＣＨ１ａ，ＣＨ１ｂで表された検出ブロッ
ク３Ａ，３Ｂは磁気スケール１の長手方向に前後して配
列されているが、図３においては、サブチャンネルＣＨ
１ａ，ＣＨ１ｂで表された検出ブロックは磁気スケール
１の長手方向と直角の方向に配置されている。

【００１３】可飽和コア４Ａ，４Ｂは理論上２つの部分
として考えているが、これらは一体に形成される。図４
は可飽和コアと巻線の部分を詳細に記したものであり、
図５は検出巻線６Ａ，６Ｂの部分のみを記したものであ
る。スケールの磁化によって巻線６Ａに印加される信号
磁束ΦＳと巻線６Ｂに印加される信号磁束ΦＳによる誘
起電圧はお互いに加算されるように巻線６Ａと巻線６Ｂ
が接続されている。従って、端子７ａと端子７ｂの間に
は、巻線６Ａと巻線６Ｂに誘起される電圧の和の電圧が
現れる。

【００１４】これに対して、雑音磁界ΦＮは図示のとお
り、可飽和コア４Ａ，４Ｂの長手方向に一様にかかるの
で、この雑音磁界ΦＮによって巻線６Ａに誘起される電
圧と巻線６Ｂに誘起される電圧は互いに打ち消し合っ
て、端子７ａ，７ｂ間には雑音電圧は現れない。

【００１５】図１は本発明の検出ヘッドの一例の磁気回
路部分のコアを分解して示す斜視図である。検出コア５
Ａは図２に示すとおり、両端に磁極１，２を有し、それ
らの磁極をつなぐ磁路の中央に棒状磁気スケール１が挿
入される孔が設けられている。また、検出コア５Ｂは図
２に示すとおり、一つの磁極と棒状磁気スケール１が挿
入される孔から成る。

【００１６】図１に矢印で示すように、検出コア５Ａの
２つの磁極は可飽和コア４Ａ，４Ｂの長手方向の両端と
接続し、検出コア５Ｂの磁極は可飽和コア４Ａ，４Ｂの
長手方向中央で接続するように配置される。この配置に
より、同図に示すとおり、チャンネルＣＨ１として、例
えば、検出コア５Ａの磁極１から出て、可飽和コア４Ａ
の外側端に入り、同可飽和コア４Ａの内側端（即ち、一
体形成した２つの可飽和コアの中央部）から出て検出コ
ア５Ｂの磁極へ入る経路で磁路が形成される。

【００１７】この時、チャンネルＣＨ１ｂとして、検出
コア５Ａの磁極２から出て、可飽和コア４Ｂの外側端に
入り、同可飽和コアの内側端から出て検出コア５Ｂの磁
極へ入る磁路が形成される。検出コア５Ａと５Ｂは、後
述するとおり、一体的に組み立てられて、磁気スケール
に対して相対的に移動するように構成されるので、スケ
ール上の磁化との関係で、磁界の方向は上述の方向及び
上述の方向と逆の方向になる。尚、検出コア５Ａと５Ｂ
は｛ｎ＋（１／２）｝λ（ｎは整数）だけ離して配置さ
れる。

【００１８】図１に点線矢印で示すとおり、雑音磁界Φ
Ｎは可飽和コア４Ａ，４Ｂの長手方向に一様にかかるの
で、図５を参照して前述したとおり、可飽和コア４Ａ，
４Ｂに検出巻線が巻回されて、信号磁束ΦＳを検出する
ようにしたとき、この雑音磁界ΦＮにより検出巻線に誘
導される雑音電圧はゼロになる。

【００１９】次に、本発明の磁気検出装置の第２の実施
の形態について説明する。図６に示す磁気検出装置の磁
気コア分解図は、図１に図示した磁気コア分解図と基本
的には同じである。図１の場合と異なる点は、磁気スケ
ールが平板状になっていることに関係して、検出コア５
Ａに棒状スケールの貫通孔が無いこと、検出コア５Ｂに
もスケール貫通孔が無いこと、検出コア５Ｂの底面が平
板状スケールの幅と同じになるような腕部を有すること
である。

【００２０】平板状磁気スケールは、その長手方向に
Ｎ，Ｓ，Ｎ，Ｓ‥‥の磁化が記録されているので、この
磁化に合わせて、検出コア５Ａ，５Ｂが並ぶように、検
出コア５Ａと５Ｂは｛ｎ＋（１／２）｝λ（ｎは整数）
だけ離して配置される。可飽和コア４Ａ，４Ｂ、検出コ
ア５Ａ，５Ｂを組み立てて検出ブロックを構成したと
き、磁気スケールによって形成される磁路は、コの字型
の検出コア５Ａの両端の磁極から可飽和コア４Ａ，４Ｂ
の長手方向両端を通り、同可飽和コアの中央から、逆Ｔ
字型検出コア５Ｂへ至る２つの磁気ループである。

【００２１】この場合も、可飽和コア４Ａ，４Ｂにかか
る雑音磁界ΦＮは同可飽和コアの長手方向に一様にかか
るので、可飽和コア４Ａにかかる磁界の強さと可飽和コ
ア４Ｂにかかる磁界の強さは同じであり、磁界の方向も
同じである。そうして、これらの可飽和コアに巻かれた
検出巻線は互いに逆方向に誘導電圧を発生するように巻
回されているので、雑音磁界ΦＮによる検出電圧はゼロ
となる。

【００２２】以上は、磁気検出ヘッドを構成する１対の
検出ブロックについての説明であるが、実際のヘッド
は、複数対の検出ブロックを集合体とした、マルチギャ
ップ・ヘッドで構成されることが多い。

【００２３】図６にて、１対の検出ブロック構成を示し
ているが、マルチギャップ・ヘッド構成にするために
は、磁気スケール１の長手方向に、検出コア５Ａ，５
Ｂ，５Ａ，５Ｂ‥‥５Ｂ，５Ａと繰り返し検出コアを並
べ、所定間隔離して配置する。検出コア５Ａと５Ｂとの
間隔は、１対の検出ブロックと同じ｛ｎ＋（１／２）｝
λ（ｎは整数）である。検出コア５Ａと５Ａ、又は５Ｂ
と５Ｂとの間隔はｎλ（ｎ＝１，２，３‥‥）とする。

【００２４】次に図８，図９を参照して具体的なマルチ
ギャップ・ヘッドの構成例について説明する。図８
（ａ）（ｂ）に検出コアＡ，Ｂを示し、図８（ｃ）に可
飽和コアを示す。何れも図６，図７の検出コア５Ａ，５
Ｂ、可飽和コア４Ａ，４Ｂに対応するものである。

【００２５】この検出コアは、磁気スケールの幅方向に
対応する長さが１１ｍｍ，コの字型コアの２つの磁極の
長さが夫々１．２ｍｍ、Ｔ字型のコアの磁極の幅方向の
長さが２．６ｍｍ，高さが６ｍｍ，コアの厚みは１．２
ｍｍである。可飽和コアの厚みは０．０５ｍｍである。
材質は何れもパーマロイＣで構成されている。

【００２６】図８において、コアの寸法は紙面の関係上
正確に拡大されて図解されてはいない。また、磁気検出
ヘッドの実際の寸法、形状を把握するために、参考とし
て寸法が記入されているが、本発明はこの寸法によって
限定されるものではない。

【００２７】図９に、図８の検出コア、可飽和コアを使
ってマルチギャップ・ヘッドを構成した場合の可飽和コ
ア幅方向側面図を示す。同図に示すように、コアＡ（コ
の字型コア）とコアＢ（Ｔ字型コア）は端からコアＡ，
スペーサ，コアＢ，スペーサ，の順に並べられ、最後は
コアＡで終わる。コアＡとコアＢの間隔は（１／２）λ
（即ち上記の式｛ｎ＋（１／２）｝λにおいてｎ＝０の
ときの値）、コアＡとコアＡの間隔はλ（即ち、上記式
ｎλにおいてｎ＝１のときの値）に設定されている。

【００２８】可飽和コアの両端は、検出コアＡの２つの
磁極によって跨ぐ構成になっているので、この検出コア
Ａは磁気的に可飽和コアをバイパスする働きをする。こ
の場合、検出コアＡの磁気抵抗値は、図８（ａ）に示す
ように幅０．５ｍｍ、長さ５．６ｍｍの一番細い部分で
ほぼ決まる。そうして、断面積は０．５×０．２＝０．
１ｍｍ² である。

【００２９】これに対して、可飽和コアの磁気抵抗値
は、図８（ｃ）に示すように幅０．５ｍｍ、長さ３ｍｍ
の一番細い部分で決まる。そうして、断面積は０．５×
０．０５×２＝０．０５ｍｍ² である。可飽和コアは２
つの可飽和コアの直列接続（一体的形成）になっている
ので、３＋３＝６ｍｍとなり、この値は上記検出コアＡ
の細い部分の長さ５．６ｍｍとほぼ同じである。

【００３０】材質は、検出コアＡも可飽和コアも共にパ
ーマロイＣであり、断面積が半分であるから、磁気抵抗
値が断面積に反比例するという法則に従って、検出コア
Ａは可飽和コアの約１／２の大きさの磁気抵抗値を持
つ。このことは、雑音磁界ΦＮが加わったとき、検出コ
アＡと可飽和コアには２対１の割合で雑音磁界ΦＮが流
れることになり、可飽和コアに対する雑音磁界ΦＮの影
響が少なくなることを意味する。

【００３１】検出コアＡと検出コアＢをスペーサを間に
挟んで配列した集合体は、図９に示すとおり、夫々両端
または中央で可飽和コアと接続して磁気回路を形成する
ように組み立てられる。同図の場合は、６ギャップのマ
ルチギャップ構成を示しており、検出コアＡが４個並列
に接続された構成になっている。

【００３２】従って、バイパスを形成する磁気抵抗の値
は検出コアＡが１つの場合の１／４になる。従って、検
出コアＡへ迂回する外部からの雑音磁界ΦＮが増加する
ので、これによっても外部雑音磁界ΦＮの影響を低減で
きる。また、外部磁場は、検出コアの外部より進入する
場合が多いため、外側部にバイパス機能を有する検出コ
アＡを配設すると雑音除去の効果を高めることができ
る。

【００３３】なお、このマルチギャップ構成の場合も、
可飽和コアには、励磁巻線と検出巻線が巻かれて磁気ス
ケールの読み取り電圧が検出されると共に、外部から進
入する雑音磁界ΦＮは相殺されて出力には現れないよう
にすることは前述のとおりである。

【００３４】

【発明の効果】本発明の磁気検出装置は、２つの可飽和
コアを一体化して構成しているため、通過する外部磁場
の磁界量がほぼ同一量となり、外部磁場の影響が低減さ
れる。コの字型のコアＡは、可飽和コアに対し磁気的に
バイパスの構成となり、外部磁場が可飽和コア部を通過
せず、コアＡ部を迂回するので、外部磁場の影響がより
少なくなる。検出コアはＡとＢの２種類だけであり、可
飽和コアは一体形成されているので構成が簡単である。
従って製造コストが低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気検出ヘッドの一実施形態における
要部分解図である。

【図２】本発明の磁気検出ヘッドの一実施形態における
検出コアの模式図である。

【図３】本発明の磁気検出装置の一実施形態の斜視図で
ある。

【図４】本発明の磁気検出ヘッドに用いられる可飽和コ
アと、それに巻かれた励磁巻線と検出巻線を示す説明図
である。

【図５】本発明の磁気検出ヘッドに用いられる可飽和コ
アに印加される磁界と検出巻線を示す説明図である。

【図６】本発明の磁気検出装置の他の実施形態における
要部分解図である。

【図７】図６の装置における検出コアの形状を示す模式
図である。

【図８】本発明のマルチギャップ・ヘッドに用いられる
検出コアと可飽和コアの形状を示す模式図である。

【図９】本発明のマルチギャップ・ヘッドの構造を示す
模式図である。

【図１０】従来の磁気検出装置の概観を示す斜視図であ
る。

【図１１】従来の磁気検出装置の磁気コア部の分解図で
ある。

【図１２】従来の磁気検出装置に用いられている可飽和
コアの構成と巻線の様子を示す説明図である。

【符号の説明】 １ 磁気スケール ４Ａ，４Ｂ 可飽和コア ５Ａ 検出コアＡ ５Ｂ 検出コアＢ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号磁界を発生する磁気スケールと、少
   なくとも１チャネルの磁束応答型の磁気ヘッドを有する
   磁気検出装置において、 上記磁気ヘッドは、 上記磁気スケールに対する磁気ヘッドの移動方向と直角
   方向に延在し一体形成された２つの可飽和コアからなる
   可飽和コア部と、該可飽和コアの延在方向両端に接続す
   る２つの磁極を有するコアＡと、該可飽和コアの延在方
   向中央に接続する１つの磁極を有するコアＢとからなる
   信号検出コア部を有し、 上記信号検出コアにより、上記一体形成された２つの可
   飽和コアの各々に印加する上記信号磁界のベクトルが互
   いに反対方向になり、それにより、上記一体形成された
   ２つの可飽和コアの各々に装着された巻線の出力電圧は
   加算され、上記一体形成された２つの可飽和コアに印加
   される雑音磁界による出力電圧は、打ち消し合って外部
   雑音の影響が除去されるようにしたことを特徴とする磁
   気検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の磁気検出装置におい
   て、上記コアＡと上記コアＢとをスペーサを介在して複
   数組設けてなり、該コアＡが可飽和コアの幅方向両端に
   配されてなる信号検出コア部を有することを特徴とする
   磁気検出装置。