JPH10122808A - 磁気センサ - Google Patents
磁気センサInfo
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- JPH10122808A JPH10122808A JP8298207A JP29820796A JPH10122808A JP H10122808 A JPH10122808 A JP H10122808A JP 8298207 A JP8298207 A JP 8298207A JP 29820796 A JP29820796 A JP 29820796A JP H10122808 A JPH10122808 A JP H10122808A
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Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 出力波形の歪がより少ない磁気センサを提供
する。 【解決手段】 所定のピッチλでＮ、Ｓ極が着磁された
多極磁気パターンを有する回転ドラム４に対向して配置
される磁気センサ２０であって、検出直流電源１０のプ
ラス側に接続される複数のプラス側磁気抵抗効果素子Ｒ
Ａ，ＲＢ，Ｒａ，Ｒｂと前記検出直流電源のマイナス側
に接続される複数のマイナス側磁気抵抗効果素子とを前
記回転ドラムの回転方向に沿って特定のピッチで配列し
た磁気センサにおいて、前記プラス側磁気抵抗効果素子
を前記マイナス側磁気抵抗効果素子ＲＡ’，ＲＢ’，Ｒ
ａ’，Ｒｂ’とを隣り合うように交互に配置するように
構成する。これによりセンサ自体の全長を短くし、セン
サ中心部と端部における回転ドラムとの間のギャップの
差に起因して生ずる磁界強度の差を減少させる。
する。 【解決手段】 所定のピッチλでＮ、Ｓ極が着磁された
多極磁気パターンを有する回転ドラム４に対向して配置
される磁気センサ２０であって、検出直流電源１０のプ
ラス側に接続される複数のプラス側磁気抵抗効果素子Ｒ
Ａ，ＲＢ，Ｒａ，Ｒｂと前記検出直流電源のマイナス側
に接続される複数のマイナス側磁気抵抗効果素子とを前
記回転ドラムの回転方向に沿って特定のピッチで配列し
た磁気センサにおいて、前記プラス側磁気抵抗効果素子
を前記マイナス側磁気抵抗効果素子ＲＡ’，ＲＢ’，Ｒ
ａ’，Ｒｂ’とを隣り合うように交互に配置するように
構成する。これによりセンサ自体の全長を短くし、セン
サ中心部と端部における回転ドラムとの間のギャップの
差に起因して生ずる磁界強度の差を減少させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果素子
を用いた磁気センサに関する。
を用いた磁気センサに関する。
【従来の技術】一般に、ファクトリオートメーション、
オフィースオートメーション、その他の分野での自動化
機械装置にあっては、直線或いは回転移動体の正確な位
置を求めるために光学式或いは磁気式のエンコーダが用
いられている。この中で磁気式のエンコーダは、構造が
簡単で且つ耐水性、耐油性等の環境条件に対して有利で
あることから、多用されている。この磁気式の回転エン
コーダを例にとれば、このエンコーダは所定のピッチで
着磁した回転ドラムと、これに対向させて配置した磁気
センサとよりなり、この磁気センサに設けた例えば磁気
抵抗効果素子からの出力波形を処理することにより、そ
の相対的或いは絶対的位置を処理することにより、その
相対的或いは絶対的位置を求めるようになっている。
オフィースオートメーション、その他の分野での自動化
機械装置にあっては、直線或いは回転移動体の正確な位
置を求めるために光学式或いは磁気式のエンコーダが用
いられている。この中で磁気式のエンコーダは、構造が
簡単で且つ耐水性、耐油性等の環境条件に対して有利で
あることから、多用されている。この磁気式の回転エン
コーダを例にとれば、このエンコーダは所定のピッチで
着磁した回転ドラムと、これに対向させて配置した磁気
センサとよりなり、この磁気センサに設けた例えば磁気
抵抗効果素子からの出力波形を処理することにより、そ
の相対的或いは絶対的位置を処理することにより、その
相対的或いは絶対的位置を求めるようになっている。
【０００２】これを具体的に説明すると、図６は磁気式
の回転エンコーダの一般的構成を示す斜視図であり、こ
のエンコーダは回転位置の検出対象となる回転軸２に固
定した回転ドラム４と、このドラム外周面に対向させて
所定の間隔（スペーシング）を隔てて配置した磁気セン
サ６とにより主に構成される。上記回転ドラム４の外周
面には、所定のピッチλで、Ｎ、Ｓ極が着磁された多極
磁気パターン８が設けられる。図７は上記多極磁気パタ
ーンの展開図を示しており、磁気センサ６には、上記ピ
ッチλの略半分の間隔、すなわち実質的にλ／２の間隔
で配置した２つの磁気抵抗効果素子Ｒ１、Ｒ２を有して
おり、回転ドラム４の回転に伴う磁界の変化を検出し得
るようになっている。尚、ここで、素子Ｒ１，Ｒ２間の
距離が、実質的にλ／２とは、両素子間の距離が精度良
くλ／２に設定する場合もあるし、また、特開平１−３
１８９１４号公報に示すようにドラムとセンサ間の距
離、すなわちスペーシングを考慮してセンサに接する円
を仮定した時に定まる仮のピッチに基づいて素子Ｒ１，
Ｒ２間の距離を設定する場合もある点を含めて実質的と
いう言葉を用いている。この磁気抵抗効果素子、すなわ
ちＭＲ素子Ｒ１、Ｒ２は、例えばガラス基板等の表面に
磁界の強度によってその電気抵抗が変化する材料、例え
ばＮｉ・ＦｅやＮｉ・Ｃｏ等の薄膜を蒸着等の手法によ
って形成している。
の回転エンコーダの一般的構成を示す斜視図であり、こ
のエンコーダは回転位置の検出対象となる回転軸２に固
定した回転ドラム４と、このドラム外周面に対向させて
所定の間隔（スペーシング）を隔てて配置した磁気セン
サ６とにより主に構成される。上記回転ドラム４の外周
面には、所定のピッチλで、Ｎ、Ｓ極が着磁された多極
磁気パターン８が設けられる。図７は上記多極磁気パタ
ーンの展開図を示しており、磁気センサ６には、上記ピ
ッチλの略半分の間隔、すなわち実質的にλ／２の間隔
で配置した２つの磁気抵抗効果素子Ｒ１、Ｒ２を有して
おり、回転ドラム４の回転に伴う磁界の変化を検出し得
るようになっている。尚、ここで、素子Ｒ１，Ｒ２間の
距離が、実質的にλ／２とは、両素子間の距離が精度良
くλ／２に設定する場合もあるし、また、特開平１−３
１８９１４号公報に示すようにドラムとセンサ間の距
離、すなわちスペーシングを考慮してセンサに接する円
を仮定した時に定まる仮のピッチに基づいて素子Ｒ１，
Ｒ２間の距離を設定する場合もある点を含めて実質的と
いう言葉を用いている。この磁気抵抗効果素子、すなわ
ちＭＲ素子Ｒ１、Ｒ２は、例えばガラス基板等の表面に
磁界の強度によってその電気抵抗が変化する材料、例え
ばＮｉ・ＦｅやＮｉ・Ｃｏ等の薄膜を蒸着等の手法によ
って形成している。
【０００３】次に、ＭＲ素子の動作原理について図８を
参照しつつ説明する。この種のＭＲ素子の磁界に対する
抵抗変化は、図８（Ａ）に示すような特性を有し、磁界
の方向に関係なく、磁界の大きさに比例して抵抗が変化
し、ある値で飽和する。ここで回転ドラム４が回転して
ＭＲ素子Ｒ１、Ｒ２に、図８（Ｂ）に示すような大きさ
が正弦波状に変化する磁界Ｂが加わったものと仮定す
る。このような磁界ＢがＭＲ素子Ｒ１、Ｒ２に加わる
と、それぞれピッチλの半波整流波形に似た抵抗値（図
８（Ｃ））となり、当然のこととしてＭＲ素子Ｒ１、Ｒ
２の抵抗波形はλ／２の位相差となっている。従って、
これらのＭＲ素子Ｒ１、Ｒ２を図８（Ｄ）に示すように
直列接続して検出直流電源１０より電圧Ｖを印加すれ
ば、その接続点より出力ｅａを取り出すことができる。
この時の出力波形は図８（Ｅ）に示すように周期がλの
略正弦波出力を得ることができる。
参照しつつ説明する。この種のＭＲ素子の磁界に対する
抵抗変化は、図８（Ａ）に示すような特性を有し、磁界
の方向に関係なく、磁界の大きさに比例して抵抗が変化
し、ある値で飽和する。ここで回転ドラム４が回転して
ＭＲ素子Ｒ１、Ｒ２に、図８（Ｂ）に示すような大きさ
が正弦波状に変化する磁界Ｂが加わったものと仮定す
る。このような磁界ＢがＭＲ素子Ｒ１、Ｒ２に加わる
と、それぞれピッチλの半波整流波形に似た抵抗値（図
８（Ｃ））となり、当然のこととしてＭＲ素子Ｒ１、Ｒ
２の抵抗波形はλ／２の位相差となっている。従って、
これらのＭＲ素子Ｒ１、Ｒ２を図８（Ｄ）に示すように
直列接続して検出直流電源１０より電圧Ｖを印加すれ
ば、その接続点より出力ｅａを取り出すことができる。
この時の出力波形は図８（Ｅ）に示すように周期がλの
略正弦波出力を得ることができる。
【０００４】以上の説明は、磁界変化の検出の原理であ
るが、実際には、ＭＲ素子の抵抗変化量は２％程度と小
さく、しかも、相対的な回転量、或いは回転角を求める
インクリメンタル相を考慮すれば、正逆回転を認識する
ためにＡ相とＢ相の２つの信号が必要となる。そこで、
図９に示すように８つのＭＲ素子ＲＡ、ＲＢ、Ｒａ、Ｒ
ｂ、Ｒａ’、Ｒｂ’、ＲＡ’、ＲＢ’を用い、これらを
それぞれ１／４λの間隔だけ隔てて順次配列し、図１０
に示すように配線接続している。尚、Ａ相用のＭＲ素子
とＢ相用のＭＲ素子の間隔は、当然のこととして、λ／
４の奇数倍に設定されている。
るが、実際には、ＭＲ素子の抵抗変化量は２％程度と小
さく、しかも、相対的な回転量、或いは回転角を求める
インクリメンタル相を考慮すれば、正逆回転を認識する
ためにＡ相とＢ相の２つの信号が必要となる。そこで、
図９に示すように８つのＭＲ素子ＲＡ、ＲＢ、Ｒａ、Ｒ
ｂ、Ｒａ’、Ｒｂ’、ＲＡ’、ＲＢ’を用い、これらを
それぞれ１／４λの間隔だけ隔てて順次配列し、図１０
に示すように配線接続している。尚、Ａ相用のＭＲ素子
とＢ相用のＭＲ素子の間隔は、当然のこととして、λ／
４の奇数倍に設定されている。
【０００５】ここでは、図中左側の４つのＭＲ素子Ｒ
Ａ、ＲＢ、Ｒａ、Ｒｂが検出直流電源のプラス側に接続
されることからプラス側磁気抵抗効果素子として構成さ
れ、他方、図中右側の４つのＭＲ素子Ｒａ’、Ｒｂ’、
ＲＡ’、ＲＢ’がマイナス側（接地）に接続されること
からマイナス側磁気抵抗効果素子として構成される。こ
こでＭＲ素子ＲＡ、ＲＡ’、Ｒａ、Ｒａ’はＡ相側の信
号を出力するものであり、ＭＲ素子ＲＢ、ＲＢ’、Ｒ
ｂ、Ｒｂ’はＢ相側の信号を出力するものである。各Ｍ
Ｒ素子の対、例えばＲＡとＲＡ’、ＲａとＲａ’、ＲＢ
とＲＢ’、ＲｂとＲｂ’はそれぞれ先に説明したＭＲ素
子Ｒ１とＲ２の関係を有しており、従って、両素子間は
実質的に（λ／２）×奇数倍の間隔を隔てて配置されて
いる。そして、Ａ相信号用のＭＲ素子ＲＡ、ＲＡ’、Ｒ
ａ、Ｒａ’はブリッジ状に接続されており（図１０
（Ａ）参照）、両接続点ＶA 、Ｖa を例えばオペアンプ
等よりなるＡ相側増幅器１２の−端子と＋端子にそれぞ
れ入力することにより両接続点ＶA 、Ｖa の出力を差動
増幅するようになっている。これにより、ＭＲ素子の抵
抗変化量の少なさを補償するようになっている。
Ａ、ＲＢ、Ｒａ、Ｒｂが検出直流電源のプラス側に接続
されることからプラス側磁気抵抗効果素子として構成さ
れ、他方、図中右側の４つのＭＲ素子Ｒａ’、Ｒｂ’、
ＲＡ’、ＲＢ’がマイナス側（接地）に接続されること
からマイナス側磁気抵抗効果素子として構成される。こ
こでＭＲ素子ＲＡ、ＲＡ’、Ｒａ、Ｒａ’はＡ相側の信
号を出力するものであり、ＭＲ素子ＲＢ、ＲＢ’、Ｒ
ｂ、Ｒｂ’はＢ相側の信号を出力するものである。各Ｍ
Ｒ素子の対、例えばＲＡとＲＡ’、ＲａとＲａ’、ＲＢ
とＲＢ’、ＲｂとＲｂ’はそれぞれ先に説明したＭＲ素
子Ｒ１とＲ２の関係を有しており、従って、両素子間は
実質的に（λ／２）×奇数倍の間隔を隔てて配置されて
いる。そして、Ａ相信号用のＭＲ素子ＲＡ、ＲＡ’、Ｒ
ａ、Ｒａ’はブリッジ状に接続されており（図１０
（Ａ）参照）、両接続点ＶA 、Ｖa を例えばオペアンプ
等よりなるＡ相側増幅器１２の−端子と＋端子にそれぞ
れ入力することにより両接続点ＶA 、Ｖa の出力を差動
増幅するようになっている。これにより、ＭＲ素子の抵
抗変化量の少なさを補償するようになっている。
【０００６】また同様に、Ｂ相信号用のＭＲ素子ＲＢ、
ＲＢ’、Ｒｂ、Ｒｂ’もブリッジ状に接続されており
（図１０（Ｂ）参照）、両接続点ＶB 、Ｖb をＢ相側増
幅器１４の−端子と＋端子にそれぞれ入力することによ
り、両接続点ＶB 、Ｖb の出力を差動増幅するようにな
っている。また、このようにＡ相信号用のＭＲ素子とＢ
相信号用のＭＲ素子を実質的に１／４λずつ間隔を隔て
て配置することにより、理想的には図１１に示すように
Ａ相信号とＢ相信号は電気角で９０°位相がずれた状態
で出力され、正逆回転の回転方向に応じて進む相が変わ
るので、これにより正回転であるか、逆回転であるかを
認識する。
ＲＢ’、Ｒｂ、Ｒｂ’もブリッジ状に接続されており
（図１０（Ｂ）参照）、両接続点ＶB 、Ｖb をＢ相側増
幅器１４の−端子と＋端子にそれぞれ入力することによ
り、両接続点ＶB 、Ｖb の出力を差動増幅するようにな
っている。また、このようにＡ相信号用のＭＲ素子とＢ
相信号用のＭＲ素子を実質的に１／４λずつ間隔を隔て
て配置することにより、理想的には図１１に示すように
Ａ相信号とＢ相信号は電気角で９０°位相がずれた状態
で出力され、正逆回転の回転方向に応じて進む相が変わ
るので、これにより正回転であるか、逆回転であるかを
認識する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図１２に示
すように回転ドラム４と磁気センサ６との位置関係を拡
大して示すと、回転ドラム４の曲率のために、磁気セン
サ６の中心部とドラム４との間の距離（スペーシング）
ｇ１と、センサ６の周辺部とドラム４との間の距離ｇ２
とが僅かではあるが異なり、この距離差が原因でＭＲ素
子の出力波形は正弦波にはならず、図１３（Ａ）に示す
ような正弦波が僅かに歪んだ波形となってしまう。この
歪波を解析すると、図１３（Ｂ）に示すように波長λの
基本波１６の他に、主として波長がλ／３の第３高調波
１８が含まれており、この第３高調波１８に起因して上
述のように出力波形が大きく歪んでしまう。回転ドラム
４の曲率がセンサ６の長さＬに対して小さい場合や、検
出精度がそれ程高くなくてもよい場合には問題とはなら
ないが、高い検出精度が求められるような場合には、上
記第３高調波成分を打ち消して歪を除去する必要があ
る。
すように回転ドラム４と磁気センサ６との位置関係を拡
大して示すと、回転ドラム４の曲率のために、磁気セン
サ６の中心部とドラム４との間の距離（スペーシング）
ｇ１と、センサ６の周辺部とドラム４との間の距離ｇ２
とが僅かではあるが異なり、この距離差が原因でＭＲ素
子の出力波形は正弦波にはならず、図１３（Ａ）に示す
ような正弦波が僅かに歪んだ波形となってしまう。この
歪波を解析すると、図１３（Ｂ）に示すように波長λの
基本波１６の他に、主として波長がλ／３の第３高調波
１８が含まれており、この第３高調波１８に起因して上
述のように出力波形が大きく歪んでしまう。回転ドラム
４の曲率がセンサ６の長さＬに対して小さい場合や、検
出精度がそれ程高くなくてもよい場合には問題とはなら
ないが、高い検出精度が求められるような場合には、上
記第３高調波成分を打ち消して歪を除去する必要があ
る。
【０００８】そこで、図１４に示すようにＭＲ素子Ｒｂ
とＲａ’との間の距離を上記第３高調波の波長λ／３の
半分の長さ、すなわちλ／６だけ更に大きくすることに
より右側の４つのＭＲ素子Ｒａ’、Ｒｂ’、ＲＡ’、Ｒ
Ｂ’をそれぞれ距離λ／６だけ右側にシフトするように
している。尚、逆に距離λ／６だけ左側にシフトさせる
ようにしてもよい。これにより、図１３（Ｃ）に示すよ
うに右側の４つのＭＲ素子Ｒａ’、Ｒｂ’、ＲＡ’、Ｒ
Ｂ’ではλ／６だけシフトした波形が生じ、この第３高
調波１８’は上記図１３（Ｂ）に示す第３高調波１８に
対して１／２波長分だけ位相がずれているので両第３高
調波１８、１８’は相殺し合うことになり、結果として
図１３（Ｄ）に示すように出力波形の歪をある程度抑制
することが可能となる。
とＲａ’との間の距離を上記第３高調波の波長λ／３の
半分の長さ、すなわちλ／６だけ更に大きくすることに
より右側の４つのＭＲ素子Ｒａ’、Ｒｂ’、ＲＡ’、Ｒ
Ｂ’をそれぞれ距離λ／６だけ右側にシフトするように
している。尚、逆に距離λ／６だけ左側にシフトさせる
ようにしてもよい。これにより、図１３（Ｃ）に示すよ
うに右側の４つのＭＲ素子Ｒａ’、Ｒｂ’、ＲＡ’、Ｒ
Ｂ’ではλ／６だけシフトした波形が生じ、この第３高
調波１８’は上記図１３（Ｂ）に示す第３高調波１８に
対して１／２波長分だけ位相がずれているので両第３高
調波１８、１８’は相殺し合うことになり、結果として
図１３（Ｄ）に示すように出力波形の歪をある程度抑制
することが可能となる。
【０００９】しかしながら、例えば半導体製造装置等の
ように、より高い位置決めの精度が要求される分野にお
いては、上述のように第３高調波を相殺しただけでは不
十分であり、更なる歪の除去が求められている。例え
ば、上述したような操作で歪を抑制したＡ相、Ｂ相の信
号をリサージュ波形として評価したところ、図１５に示
すように中心からの最大距離ｒａと最小距離ｒｉとの差
を用いて表す歪率（ｒａ−ｒｉ）／ｒａが例えば約７％
になってしまい、更にこの歪率を小さくすることが望ま
れている。尚、図１５において破線にて示す真円は歪の
ない理想的な波形を示す。本発明は、以上のような問題
点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたもので
ある。本発明の目的は、出力波形の歪がより少ない、磁
気センサを提供することにある。
ように、より高い位置決めの精度が要求される分野にお
いては、上述のように第３高調波を相殺しただけでは不
十分であり、更なる歪の除去が求められている。例え
ば、上述したような操作で歪を抑制したＡ相、Ｂ相の信
号をリサージュ波形として評価したところ、図１５に示
すように中心からの最大距離ｒａと最小距離ｒｉとの差
を用いて表す歪率（ｒａ−ｒｉ）／ｒａが例えば約７％
になってしまい、更にこの歪率を小さくすることが望ま
れている。尚、図１５において破線にて示す真円は歪の
ない理想的な波形を示す。本発明は、以上のような問題
点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたもので
ある。本発明の目的は、出力波形の歪がより少ない、磁
気センサを提供することにある。
【００１０】
【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、本発明は、所定のピッチλでＮ、Ｓ極が着磁され
た多極磁気パターンを有する回転ドラムに対向して配置
される磁気センサであって、検出直流電源のプラス側に
接続される複数のプラス側磁気抵抗効果素子と前記検出
直流電源のマイナス側に接続される複数のマイナス側磁
気抵抗効果素子とを前記回転ドラムの回転方向に沿って
特定のピッチで配列した磁気センサにおいて、前記プラ
ス側磁気抵抗効果素子を前記マイナス側磁気抵抗効果素
子とを隣り合うように交互に配置するように構成したも
のである。
めに、本発明は、所定のピッチλでＮ、Ｓ極が着磁され
た多極磁気パターンを有する回転ドラムに対向して配置
される磁気センサであって、検出直流電源のプラス側に
接続される複数のプラス側磁気抵抗効果素子と前記検出
直流電源のマイナス側に接続される複数のマイナス側磁
気抵抗効果素子とを前記回転ドラムの回転方向に沿って
特定のピッチで配列した磁気センサにおいて、前記プラ
ス側磁気抵抗効果素子を前記マイナス側磁気抵抗効果素
子とを隣り合うように交互に配置するように構成したも
のである。
【００１１】これにより、プラス側磁気抵抗効果素子と
マイナス側磁気抵抗効果素子とは交互に配置されること
になるので、従来のセンサと比較して素子の配列部分の
全長を略半分程度まで短くすることが可能となる。従っ
て、センサの中央部と回転ドラムとの間の距離と、セン
サ周辺部と回転ドラムとの間の距離との差を更に少なく
でき、これによりセンサ中央部とセンサ周辺部における
多極磁気パターンからの磁界強度の差異をより少なくし
て出力波形の歪を更に抑制することが可能となる。この
場合、プラス側磁気抵抗効果素子同士間の距離及びマイ
ナス側磁気抵抗効果素子同士の間の距離は当然のことと
して両者の出力波形の位相を電気角で１８０°ずらすた
めに実質的にλ／２の奇数倍の距離に設定されている。
マイナス側磁気抵抗効果素子とは交互に配置されること
になるので、従来のセンサと比較して素子の配列部分の
全長を略半分程度まで短くすることが可能となる。従っ
て、センサの中央部と回転ドラムとの間の距離と、セン
サ周辺部と回転ドラムとの間の距離との差を更に少なく
でき、これによりセンサ中央部とセンサ周辺部における
多極磁気パターンからの磁界強度の差異をより少なくし
て出力波形の歪を更に抑制することが可能となる。この
場合、プラス側磁気抵抗効果素子同士間の距離及びマイ
ナス側磁気抵抗効果素子同士の間の距離は当然のことと
して両者の出力波形の位相を電気角で１８０°ずらすた
めに実質的にλ／２の奇数倍の距離に設定されている。
【００１２】また、これらのプラス側磁気抵抗効果素子
及びマイナス磁気抵抗効果素子はＡ相用とＢ相用に２個
ずつそれぞれ４個形成されて、相毎に相互にブリッジ状
に接続される。そして、このブリッジの直列接続される
磁気抵抗効果素子間の距離は、高調波成分をキャンセル
する距離、例えば第３高調波成分をキャンセルする場合
にはこの距離を実質的にλ／２×奇数倍±λ／６の値に
設定し、この時、ブリッジの対向辺となる位置に接続さ
れる素子間の距離は実質的にλ／６となる。また、第２
高調波成分をキャンセルする場合には、実質的にλ／２
の奇数倍の距離となるような距離で両素子を配列し、こ
の時、ブリッジの対向辺となる位置に接続される素子間
の距離は両素子が実質的に同じ位置となるような微小間
隔となる。
及びマイナス磁気抵抗効果素子はＡ相用とＢ相用に２個
ずつそれぞれ４個形成されて、相毎に相互にブリッジ状
に接続される。そして、このブリッジの直列接続される
磁気抵抗効果素子間の距離は、高調波成分をキャンセル
する距離、例えば第３高調波成分をキャンセルする場合
にはこの距離を実質的にλ／２×奇数倍±λ／６の値に
設定し、この時、ブリッジの対向辺となる位置に接続さ
れる素子間の距離は実質的にλ／６となる。また、第２
高調波成分をキャンセルする場合には、実質的にλ／２
の奇数倍の距離となるような距離で両素子を配列し、こ
の時、ブリッジの対向辺となる位置に接続される素子間
の距離は両素子が実質的に同じ位置となるような微小間
隔となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る磁気センサ
の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発
明に係る磁気センサの磁気抵抗効果素子の配列状態を示
す図である。尚、先に説明した従来の磁気センサと同一
部分については同一符号を付して説明する。図１に示す
ようにこの磁気センサ２０においても、先に図９或いは
図１４にて説明したと同様に８つの磁気抵抗効果（以
下、ＭＲと称す）素子ＲＡ、ＲＢ、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒ
ａ’、Ｒｂ’、ＲＡ’、ＲＢ’を有しており、それぞれ
回転ドラム４の多極磁気パターン８の回転方向に沿って
後述するようなピッチでもって配列されている。
の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発
明に係る磁気センサの磁気抵抗効果素子の配列状態を示
す図である。尚、先に説明した従来の磁気センサと同一
部分については同一符号を付して説明する。図１に示す
ようにこの磁気センサ２０においても、先に図９或いは
図１４にて説明したと同様に８つの磁気抵抗効果（以
下、ＭＲと称す）素子ＲＡ、ＲＢ、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒ
ａ’、Ｒｂ’、ＲＡ’、ＲＢ’を有しており、それぞれ
回転ドラム４の多極磁気パターン８の回転方向に沿って
後述するようなピッチでもって配列されている。
【００１４】上記各ＭＲ素子は、一端が検出直流電源に
接続されてプラスの電圧Ｖが印加されるプラス側ＭＲ素
子ＲＡ、ＲＢ、Ｒａ、Ｒｂと、一端が上記電源のマイナ
ス側（接地）に接続されるマイナス側ＭＲ素子Ｒａ’、
Ｒｂ’、ＲＡ’、ＲＢ’とに２つに分類される。また、
これらの各ＭＲ素子は、前述のように回転ドラムの正逆
回転を認識するためにＡ相信号とＢ相信号の２つの信号
を必要とすることからＡ相用のＭＲ素子ＲＡ、ＲＡ’、
Ｒａ、Ｒａ’とＢ相用のＭＲ素子ＲＢ、ＲＢ’、Ｒｂ、
Ｒｂ’とに分けられる。これらの各ＭＲ素子は、先に図
１０を参照して説明したと同様に接続される。すなわ
ち、図１０（Ａ）に示すようにＡ相側のＭＲ素子ＲＡ、
ＲＡ’同士及びＲａ、Ｒａ’同士はそれぞれ直列に接続
されて、両素子のそれぞれの接続点ＶA 、Ｖa から出力
を取り出す。
接続されてプラスの電圧Ｖが印加されるプラス側ＭＲ素
子ＲＡ、ＲＢ、Ｒａ、Ｒｂと、一端が上記電源のマイナ
ス側（接地）に接続されるマイナス側ＭＲ素子Ｒａ’、
Ｒｂ’、ＲＡ’、ＲＢ’とに２つに分類される。また、
これらの各ＭＲ素子は、前述のように回転ドラムの正逆
回転を認識するためにＡ相信号とＢ相信号の２つの信号
を必要とすることからＡ相用のＭＲ素子ＲＡ、ＲＡ’、
Ｒａ、Ｒａ’とＢ相用のＭＲ素子ＲＢ、ＲＢ’、Ｒｂ、
Ｒｂ’とに分けられる。これらの各ＭＲ素子は、先に図
１０を参照して説明したと同様に接続される。すなわ
ち、図１０（Ａ）に示すようにＡ相側のＭＲ素子ＲＡ、
ＲＡ’同士及びＲａ、Ｒａ’同士はそれぞれ直列に接続
されて、両素子のそれぞれの接続点ＶA 、Ｖa から出力
を取り出す。
【００１５】これらの４つのＭＲ素子ＲＡ、ＲＡ’、Ｒ
ａ、Ｒａ’はブリッジ接続されて図中上下端に検出直流
電源１０を接続している。この場合、前述のようにプラ
ス側ＭＲ素子ＲＡ、Ｒａは電源１０のプラス側に、マイ
ナス側ＭＲ素子ＲＡ’、Ｒａ’はマイナス側にそれぞれ
接続される。両接続点ＶA 、Ｖa の出力を、それぞれＡ
相側増幅器１２のマイナス端子及びプラス端子にそれぞ
れ入力することにより、両出力を差動増幅させてＡ相信
号を得ている。また、図１０（Ｂ）に示すようにＢ相側
のＭＲ素子ＲＢ、ＲＢ’同士及びＲｂ、Ｒｂ’同士もそ
れぞれ直列に接続されて、両素子のそれぞれの接続点Ｖ
B 、Ｖb から出力を取り出す。これらの４つのＭＲ素子
ＲＢ、ＲＢ’、Ｒｂ、Ｒｂ’はブリッジ接続されて図中
上下端に検出直流電源１０を接続している。この場合
も、前述のようにプラス側ＭＲ素子ＲＢ、Ｒｂは電源１
０のプラス側に、マイナス側ＭＲ素子ＲＢ’、Ｒｂ’は
マイナス側にそれぞれ接続される。両接続点ＶB 、Ｖb
の出力をそれぞれＢ相側増幅器１４のマイナス端子及び
プラス端子にそれぞれ入力することにより、両出力を差
動増幅させてＢ相信号を得ている。
ａ、Ｒａ’はブリッジ接続されて図中上下端に検出直流
電源１０を接続している。この場合、前述のようにプラ
ス側ＭＲ素子ＲＡ、Ｒａは電源１０のプラス側に、マイ
ナス側ＭＲ素子ＲＡ’、Ｒａ’はマイナス側にそれぞれ
接続される。両接続点ＶA 、Ｖa の出力を、それぞれＡ
相側増幅器１２のマイナス端子及びプラス端子にそれぞ
れ入力することにより、両出力を差動増幅させてＡ相信
号を得ている。また、図１０（Ｂ）に示すようにＢ相側
のＭＲ素子ＲＢ、ＲＢ’同士及びＲｂ、Ｒｂ’同士もそ
れぞれ直列に接続されて、両素子のそれぞれの接続点Ｖ
B 、Ｖb から出力を取り出す。これらの４つのＭＲ素子
ＲＢ、ＲＢ’、Ｒｂ、Ｒｂ’はブリッジ接続されて図中
上下端に検出直流電源１０を接続している。この場合
も、前述のようにプラス側ＭＲ素子ＲＢ、Ｒｂは電源１
０のプラス側に、マイナス側ＭＲ素子ＲＢ’、Ｒｂ’は
マイナス側にそれぞれ接続される。両接続点ＶB 、Ｖb
の出力をそれぞれＢ相側増幅器１４のマイナス端子及び
プラス端子にそれぞれ入力することにより、両出力を差
動増幅させてＢ相信号を得ている。
【００１６】一方、各ＭＲ素子の配列は、図１に示すよ
うに４つのプラス側ＭＲ素子ＲＡ、ＲＢ、Ｒａ、Ｒｂ
と、４つのマイナス側ＭＲ素子Ｒａ’、Ｒｂ’、Ｒ
Ａ’、ＲＢ’とを隣り合うように交互に配置している。
すなわち、図９に示す図中左側の４つのＭＲ素子ＲＡ、
ＲＢ、Ｒａ、Ｒｂ間に、図中右側の４つのＭＲ素子Ｒ
ａ’、Ｒｂ’、ＲＡ’、ＲＢ’を櫛歯状に挿入するかの
ように配置している。すなわち、８個のＭＲ素子の配列
は、多極磁気パターン８のピッチλ内に略収めることが
可能となる。ここで隣り合うＭＲ素子同士、すなわち、
ＲＡとＲａ’同士、ＲＢとＲｂ’同士、ＲａとＲＡ’同
士、ＲｂとＲＢ’同士は、図１０を参照すると明らかな
ようにブリッジ回路の対向辺となるように位置関係にあ
る。当然のこととして、プラス側ＭＲ素子ＲＡ、ＲＢ、
Ｒａ、Ｒｂ、同士の間隔は、多極磁気パターン８のピッ
チをλとすると実質的にλ／４に所定され、同様にマイ
ナス側ＭＲ素子Ｒａ’、Ｒｂ’、ＲＡ’、ＲＢ’同士の
間隔も実質的にλ／４に設定されている。ここで、実質
的という言葉は、前述のようにドラムとセンサとの間の
距離、すなわちスペーシングを考慮したときの仮のピッ
チも含めるという意味である。すなわち、ドラムの半径
にスペーシングの距離を加えた値を半径とする円周上に
おけるＮ，Ｓのピッチを仮のピッチとする。以下の実質
的という言葉も同義である。
うに４つのプラス側ＭＲ素子ＲＡ、ＲＢ、Ｒａ、Ｒｂ
と、４つのマイナス側ＭＲ素子Ｒａ’、Ｒｂ’、Ｒ
Ａ’、ＲＢ’とを隣り合うように交互に配置している。
すなわち、図９に示す図中左側の４つのＭＲ素子ＲＡ、
ＲＢ、Ｒａ、Ｒｂ間に、図中右側の４つのＭＲ素子Ｒ
ａ’、Ｒｂ’、ＲＡ’、ＲＢ’を櫛歯状に挿入するかの
ように配置している。すなわち、８個のＭＲ素子の配列
は、多極磁気パターン８のピッチλ内に略収めることが
可能となる。ここで隣り合うＭＲ素子同士、すなわち、
ＲＡとＲａ’同士、ＲＢとＲｂ’同士、ＲａとＲＡ’同
士、ＲｂとＲＢ’同士は、図１０を参照すると明らかな
ようにブリッジ回路の対向辺となるように位置関係にあ
る。当然のこととして、プラス側ＭＲ素子ＲＡ、ＲＢ、
Ｒａ、Ｒｂ、同士の間隔は、多極磁気パターン８のピッ
チをλとすると実質的にλ／４に所定され、同様にマイ
ナス側ＭＲ素子Ｒａ’、Ｒｂ’、ＲＡ’、ＲＢ’同士の
間隔も実質的にλ／４に設定されている。ここで、実質
的という言葉は、前述のようにドラムとセンサとの間の
距離、すなわちスペーシングを考慮したときの仮のピッ
チも含めるという意味である。すなわち、ドラムの半径
にスペーシングの距離を加えた値を半径とする円周上に
おけるＮ，Ｓのピッチを仮のピッチとする。以下の実質
的という言葉も同義である。
【００１７】そして、上記ブリッジ回路の対向辺となる
位置関係にある隣り合うＭＲ素子同士、すなわち素子Ｒ
ＡとＲａ’間、ＲＢとＲｂ’間、ＲａとＲＡ’間、Ｒｂ
とＲＢ’間はそれぞれ実質的にλ／６のピッチに設定さ
れており、第３高調波成分をキャンセルし得るようにな
っている。尚、ちなみに反対側に隣り合うＭＲ素子同
士、例えばＲａ’、ＲＢ間の距離は、実質的にλ／１２
（＝λ／４−λ／６）となる。ここで、ピッチλの値
は、約２ｍｍ程度であるのに対して各ＭＲ素子の幅は２
０μｍ程度となってピッチλに対して非常に狭いので、
ここではＭＲ素子の幅をほとんど考慮しなくてよい。
尚、ピッチλやＭＲ素子の幅は、これに限定されないの
は勿論である。
位置関係にある隣り合うＭＲ素子同士、すなわち素子Ｒ
ＡとＲａ’間、ＲＢとＲｂ’間、ＲａとＲＡ’間、Ｒｂ
とＲＢ’間はそれぞれ実質的にλ／６のピッチに設定さ
れており、第３高調波成分をキャンセルし得るようにな
っている。尚、ちなみに反対側に隣り合うＭＲ素子同
士、例えばＲａ’、ＲＢ間の距離は、実質的にλ／１２
（＝λ／４−λ／６）となる。ここで、ピッチλの値
は、約２ｍｍ程度であるのに対して各ＭＲ素子の幅は２
０μｍ程度となってピッチλに対して非常に狭いので、
ここではＭＲ素子の幅をほとんど考慮しなくてよい。
尚、ピッチλやＭＲ素子の幅は、これに限定されないの
は勿論である。
【００１８】さて、以上のように構成された磁気センサ
において、回転ドラム４が回転することにより、上述の
ように構成された磁気センサ２０の各ＭＲ素子に対して
加わる磁界が変化すると、先に説明したように各ＭＲ素
子の電気抵抗が変化してその出力波形を取り出すことが
できる。ここで、ブリッジ接続の対向辺に位置するＭＲ
素子同士、例えば素子ＲＡ、Ｒａ’同士、素子ＲＢ、Ｒ
ｂ’同士、素子ＲＡ、ＲＡ’同士、及び素子Ｒｂ、Ｒ
Ｂ’同士を隣り合うように配置し、且つそれらの間を実
質的にλ／６の距離だけ離間させるようにしたので直列
接続される素子同士、例えば素子ＲＡ、ＲＡ’同士、素
子ＲＢ、ＲＢ’同士、素子Ｒａ、Ｒａ’同士、素子Ｒ
ｂ、Ｒｂ’同士は実質的に［（λ／２）×奇数倍±λ／
６］に相当する距離だけ離間されて配置されていること
になり、結果的に図１３にて説明したように出力波形に
含まれる第３高調波は相互に逆位相となってこれをキャ
ンセルすることができ、出力波形の歪を抑制することが
できる。図１３（Ａ）は、図１３（Ｂ）に示す波形と、
図１３（Ｃ）に示す波形との合成波である。この点は、
図１４にて説明した場合と同様である。
において、回転ドラム４が回転することにより、上述の
ように構成された磁気センサ２０の各ＭＲ素子に対して
加わる磁界が変化すると、先に説明したように各ＭＲ素
子の電気抵抗が変化してその出力波形を取り出すことが
できる。ここで、ブリッジ接続の対向辺に位置するＭＲ
素子同士、例えば素子ＲＡ、Ｒａ’同士、素子ＲＢ、Ｒ
ｂ’同士、素子ＲＡ、ＲＡ’同士、及び素子Ｒｂ、Ｒ
Ｂ’同士を隣り合うように配置し、且つそれらの間を実
質的にλ／６の距離だけ離間させるようにしたので直列
接続される素子同士、例えば素子ＲＡ、ＲＡ’同士、素
子ＲＢ、ＲＢ’同士、素子Ｒａ、Ｒａ’同士、素子Ｒ
ｂ、Ｒｂ’同士は実質的に［（λ／２）×奇数倍±λ／
６］に相当する距離だけ離間されて配置されていること
になり、結果的に図１３にて説明したように出力波形に
含まれる第３高調波は相互に逆位相となってこれをキャ
ンセルすることができ、出力波形の歪を抑制することが
できる。図１３（Ａ）は、図１３（Ｂ）に示す波形と、
図１３（Ｃ）に示す波形との合成波である。この点は、
図１４にて説明した場合と同様である。
【００１９】更に、従来の磁気センサでは、図９及び図
１４に示すようにＭＲ素子の配列部分の長さは略２λの
距離に相当していたが、本実施例では、プラス側ＭＲ素
子ＲＡ、ＲＢ、Ｒａ、Ｒｂとマイナス側ＭＲ素子Ｒ
ａ’、Ｒｂ’、ＲＡ’、ＲＢ’とを互いに隣り合うよう
に櫛歯状に配列することによりＭＲ素子の配列部分の長
さを短くして多極磁気パターン８の１ピッチの長さλに
相当する距離内に略収めることができる。具体的には両
端のＭＲ素子ＲＡ、ＲＢ’間の距離は（１１／１２）λ
である。
１４に示すようにＭＲ素子の配列部分の長さは略２λの
距離に相当していたが、本実施例では、プラス側ＭＲ素
子ＲＡ、ＲＢ、Ｒａ、Ｒｂとマイナス側ＭＲ素子Ｒ
ａ’、Ｒｂ’、ＲＡ’、ＲＢ’とを互いに隣り合うよう
に櫛歯状に配列することによりＭＲ素子の配列部分の長
さを短くして多極磁気パターン８の１ピッチの長さλに
相当する距離内に略収めることができる。具体的には両
端のＭＲ素子ＲＡ、ＲＢ’間の距離は（１１／１２）λ
である。
【００２０】従って、図１２に示すように磁気センサの
ＭＲ素子配列部分の長さＬが略１／２になる結果、セン
サ中心部と回転ドラム４との間の距離ｇ１と、センサ周
辺部と回転ドラム４との間の距離ｇ２との差、すなわち
ギャップ差を従来のセンサの場合と比較して大幅に少な
くすることができるので、その分、センサ中心部と周辺
部との間における磁束強度の相異量を抑制でき、出力波
形の歪を更に少なくすることが可能となる。図２は以上
のように構成した磁気センサのＡ相信号とＢ相信号とを
示す信号波形であり、略正弦波に近い出力信号を得るこ
とができた。また、上記Ａ相信号とＢ相信号をオシロス
コープのＸ軸とＹ軸に印加してリサージュ波形を形成し
たところ、図３に示すように略真円に近い波形を得るこ
とができた。この波形の歪率を測定したところ歪率は、
１．１％程度であり、従来のセンサの歪率７％に対して
大幅な改善を図ることができた。
ＭＲ素子配列部分の長さＬが略１／２になる結果、セン
サ中心部と回転ドラム４との間の距離ｇ１と、センサ周
辺部と回転ドラム４との間の距離ｇ２との差、すなわち
ギャップ差を従来のセンサの場合と比較して大幅に少な
くすることができるので、その分、センサ中心部と周辺
部との間における磁束強度の相異量を抑制でき、出力波
形の歪を更に少なくすることが可能となる。図２は以上
のように構成した磁気センサのＡ相信号とＢ相信号とを
示す信号波形であり、略正弦波に近い出力信号を得るこ
とができた。また、上記Ａ相信号とＢ相信号をオシロス
コープのＸ軸とＹ軸に印加してリサージュ波形を形成し
たところ、図３に示すように略真円に近い波形を得るこ
とができた。この波形の歪率を測定したところ歪率は、
１．１％程度であり、従来のセンサの歪率７％に対して
大幅な改善を図ることができた。
【００２１】尚、図１に示すＭＲ素子の配列は、図９或
いは図１４に示す右側４つのＭＲ素子Ｒａ’、Ｒｂ’、
ＲＡ’、ＲＢ’をこの順序で他方の４つのＭＲ素子間に
単純に櫛歯状に挿入したような配列を示しているが、図
１中のＭＲ素子ＲＢ’を１ピッチの距離λだけ左側へシ
フトさせて図４に示すようにＭＲ素子ＲＢ’を左端に位
置させるようにしてもよい。この場合には、両端のＭＲ
素子ＲＢ’、ＲＢ間の距離は図１に示す場合よりも更に
実質的にλ／１２に相当する距離だけ短くすることがで
き、その分、出力波形の歪を更に抑制することが可能と
なる。
いは図１４に示す右側４つのＭＲ素子Ｒａ’、Ｒｂ’、
ＲＡ’、ＲＢ’をこの順序で他方の４つのＭＲ素子間に
単純に櫛歯状に挿入したような配列を示しているが、図
１中のＭＲ素子ＲＢ’を１ピッチの距離λだけ左側へシ
フトさせて図４に示すようにＭＲ素子ＲＢ’を左端に位
置させるようにしてもよい。この場合には、両端のＭＲ
素子ＲＢ’、ＲＢ間の距離は図１に示す場合よりも更に
実質的にλ／１２に相当する距離だけ短くすることがで
き、その分、出力波形の歪を更に抑制することが可能と
なる。
【００２２】尚、以上に説明した各実施例は主として第
３高周波成分をキャンセルするために実質的にλ／６の
距離だけ位置ずれさせてＭＲ素子を配列したが、これに
限らず、第２高周波をキャンセルするようにＭＲ素子を
配列してもよい。この場合の配列は図５に示されてお
り、基本的には第２高周波成分をキャンセルするために
は直列接続されるＭＲ素子同士、例えば素子ＲＡ、Ｒ
Ａ’同士、素子ＲＢ、ＲＢ’同士、素子Ｒａ、Ｒａ’同
士、及び素子Ｒｂ、Ｒｂ’同士は実質的にλ／２×奇数
倍の距離だけ離間させる必要があることから、素子Ｒ
Ａ、ＲＡ’同士、素子ＲＢ、ＲＢ’同士、素子Ｒａ、Ｒ
ａ’同士、及び素子Ｒｂ、Ｒｂ’同士を完全に同一場所
に重ねて設けなければならないが、両素子を上下に重ね
ることはできないので、両素子を微小間隔Ｌ１だけ離間
させて隣り合わせに配列し、実質的に同じ位置に配列さ
せている。この微小間隔Ｌ１は、両ＭＲ素子間の絶縁状
態を維持した状態で小さければ小さい程よく、ＭＲ素子
の薄膜成形技術に依存する。現在のところ、この微小間
隔Ｌ１は、５μｍ程度である。
３高周波成分をキャンセルするために実質的にλ／６の
距離だけ位置ずれさせてＭＲ素子を配列したが、これに
限らず、第２高周波をキャンセルするようにＭＲ素子を
配列してもよい。この場合の配列は図５に示されてお
り、基本的には第２高周波成分をキャンセルするために
は直列接続されるＭＲ素子同士、例えば素子ＲＡ、Ｒ
Ａ’同士、素子ＲＢ、ＲＢ’同士、素子Ｒａ、Ｒａ’同
士、及び素子Ｒｂ、Ｒｂ’同士は実質的にλ／２×奇数
倍の距離だけ離間させる必要があることから、素子Ｒ
Ａ、ＲＡ’同士、素子ＲＢ、ＲＢ’同士、素子Ｒａ、Ｒ
ａ’同士、及び素子Ｒｂ、Ｒｂ’同士を完全に同一場所
に重ねて設けなければならないが、両素子を上下に重ね
ることはできないので、両素子を微小間隔Ｌ１だけ離間
させて隣り合わせに配列し、実質的に同じ位置に配列さ
せている。この微小間隔Ｌ１は、両ＭＲ素子間の絶縁状
態を維持した状態で小さければ小さい程よく、ＭＲ素子
の薄膜成形技術に依存する。現在のところ、この微小間
隔Ｌ１は、５μｍ程度である。
【００２３】また更に、上記実施例では、第２高周波成
分と第３高周波成分をキャンセルする場合のＭＲ素子配
列について説明したが、隣り合うＭＲ素子間のピッチを
考慮することなく、一方のＭＲ素子ＲＡ、ＲＢ、Ｒａ、
Ｒｂ間に他方のＭＲ素子Ｒａ’、Ｒｂ’、ＲＡ’、Ｒ
Ｂ’を単に櫛歯状に挿入するように配列させて、センサ
の全長を短くするようにしてもよい。この場合には、第
２或いは第３高周波成分はキャンセルすることができな
いが、センサの全長を短くすることにより出力波形に含
まれる高次波形成分が少なくなり、この場合にも歪を抑
制することができる。また、櫛歯状にＭＲ素子を配列す
ることにより、出力波形のピーク値は、少し低下する
が、低下量は、高々最大２０％程度あり、歪抑制効果の
利点の方が遥かに大きいものである。
分と第３高周波成分をキャンセルする場合のＭＲ素子配
列について説明したが、隣り合うＭＲ素子間のピッチを
考慮することなく、一方のＭＲ素子ＲＡ、ＲＢ、Ｒａ、
Ｒｂ間に他方のＭＲ素子Ｒａ’、Ｒｂ’、ＲＡ’、Ｒ
Ｂ’を単に櫛歯状に挿入するように配列させて、センサ
の全長を短くするようにしてもよい。この場合には、第
２或いは第３高周波成分はキャンセルすることができな
いが、センサの全長を短くすることにより出力波形に含
まれる高次波形成分が少なくなり、この場合にも歪を抑
制することができる。また、櫛歯状にＭＲ素子を配列す
ることにより、出力波形のピーク値は、少し低下する
が、低下量は、高々最大２０％程度あり、歪抑制効果の
利点の方が遥かに大きいものである。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気セン
サによれば、次のように優れた作用効果を発揮すること
ができる。プラス側磁気抵抗効果素子とマイナス側磁気
抵抗効果素子とを隣り合うように交互に配置して、いわ
ば櫛歯状に配列するようにしたので、従来のセンサと比
較してその長さを略半分程度に短くすることができる。
従って、センサの素子配列方向において、センサと円形
回転ドラムとの間の距離（ギャップ）の相異量が少なく
なり、この結果、出力波形に含まれる高次高調波成分を
抑制して出力波形の歪を大幅に抑制することができる。
特に、ブリッジ回路において直列接続される磁気抵抗効
果素子間の距離を、実質的にλ／２×奇数倍±λ／６の
距離に設定することにより、第３高調波成分をキャンセ
ルすることができ、出力波形の歪を更に抑制することが
できる。また、ブリッジ回路において直列接続される磁
気抵抗効果素子間の距離を、λ／２の奇数倍の距離に設
定することにより、第２高調波成分をキャンセルするこ
とができ、出力波形の歪を抑制することができる。
サによれば、次のように優れた作用効果を発揮すること
ができる。プラス側磁気抵抗効果素子とマイナス側磁気
抵抗効果素子とを隣り合うように交互に配置して、いわ
ば櫛歯状に配列するようにしたので、従来のセンサと比
較してその長さを略半分程度に短くすることができる。
従って、センサの素子配列方向において、センサと円形
回転ドラムとの間の距離（ギャップ）の相異量が少なく
なり、この結果、出力波形に含まれる高次高調波成分を
抑制して出力波形の歪を大幅に抑制することができる。
特に、ブリッジ回路において直列接続される磁気抵抗効
果素子間の距離を、実質的にλ／２×奇数倍±λ／６の
距離に設定することにより、第３高調波成分をキャンセ
ルすることができ、出力波形の歪を更に抑制することが
できる。また、ブリッジ回路において直列接続される磁
気抵抗効果素子間の距離を、λ／２の奇数倍の距離に設
定することにより、第２高調波成分をキャンセルするこ
とができ、出力波形の歪を抑制することができる。
【図１】本発明に係る磁気センサの磁気抵抗効果素子の
配列状態を示す図である。
配列状態を示す図である。
【図２】図１に示すセンサより得られたＡ相信号とＢ相
信号を示す波形図である。
信号を示す波形図である。
【図３】図２に示すＡ相信号とＢ相信号のリサージュ波
形図である。
形図である。
【図４】図１に示す磁気センサの変形例を示す図であ
る。
る。
【図５】本発明の磁気センサの他の変形例を示す図であ
る。
る。
【図６】磁気センサを含む一般的な磁気式エンコーダを
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図７】図６に示す回転ドラムの多極磁気パターンを示
す展開図である。
す展開図である。
【図８】磁気センサの動作原理を説明するための説明図
である。
である。
【図９】磁気センサの磁気抵抗効果素子の従来の配列パ
ターンを示す図である。
ターンを示す図である。
【図１０】図９に示す磁気抵抗効果素子の接続状態を示
す回路図である。
す回路図である。
【図１１】理想的な磁気センサから得られたＡ相信号と
Ｂ相信号を示す波形図である。
Ｂ相信号を示す波形図である。
【図１２】磁気センサと回転ドラムとの位置関係を示す
部分拡大図である。
部分拡大図である。
【図１３】磁気抵抗効果素子の出力波形の歪を説明する
ための波形図である。
ための波形図である。
【図１４】磁気センサの磁気抵抗効果素子の従来の他の
配列パターンを示す図である。
配列パターンを示す図である。
【図１５】従来装置のＡ相信号とＢ相信号のリサージュ
波形図である。
波形図である。
２ 回転軸 ４ 回転ドラム ８ 多極磁気パターン １０ 検出直流電源 １２ Ａ相側増幅器 １４ Ｂ相側増幅器 １６ 基本波 １８ 第３高調波 ２０ 磁気センサ ＲＡ，ＲＢ，Ｒａ，Ｒｂ プラス側磁気抵抗効
果素子 ＲＡ’，ＲＢ’，Ｒａ’，Ｒｂ’ マイナス側磁気抵抗
効果素子 λ 多極磁気パターンのピッチ
果素子 ＲＡ’，ＲＢ’，Ｒａ’，Ｒｂ’ マイナス側磁気抵抗
効果素子 λ 多極磁気パターンのピッチ
Claims (9)
- 【請求項１】 所定のピッチλでＮ、Ｓ極が着磁された
多極磁気パターンを有する回転ドラムに対向して配置さ
れる磁気センサであって、検出直流電源のプラス側に接
続される複数のプラス側磁気抵抗効果素子と前記検出直
流電源のマイナス側に接続される複数のマイナス側磁気
抵抗効果素子とを前記回転ドラムの回転方向に沿って特
定のピッチで配列した磁気センサにおいて、前記プラス
側磁気抵抗効果素子を前記マイナス側磁気抵抗効果素子
とを隣り合うように交互に配置するように構成したこと
を特徴とする磁気センサ。 - 【請求項２】 前記プラス側磁気抵抗効果素子同士間の
距離、または前記マイナス側磁気抵抗効果素子同士間の
距離は、実質的にλ／２の奇数倍に設定されていること
を特徴とする請求項１記載の磁気センサ。 - 【請求項３】 前記プラス側磁気抵抗効果素子と前記マ
イナス側磁気抵抗効果素子はＡ相用とＢ相用に２個ずつ
それぞれ４個有して相毎に相互にブリッジ状に差動増幅
的に接続され、このブリッジの直列接続される磁気抵抗
効果素子間の距離は、高調波成分をキャンセルする距離
に設定されていることを特徴とする請求項１または２記
載の磁気センサ。 - 【請求項４】 前記Ａ相用の磁気抵抗効果素子と前記Ｂ
相用の磁気抵抗効果素子の間隔は、λ／４の奇数倍に設
定されていることを特徴とする請求項３記載の磁気セン
サ。 - 【請求項５】 前記高調波成分をキャンセルする距離
は、第３高調波成分をキャンセルする距離であることを
特徴とする請求項３または４記載の磁気センサ。 - 【請求項６】 前記第３高調波成分をキャンセルする距
離は、実質的にλ／２×奇数倍±λ／６の距離であるこ
とを特徴とする請求項５記載の磁気センサ。 - 【請求項７】 前記ブリッジの対向辺となる位置に接続
される磁気抵抗効果素子間の距離は、実質的にλ／６の
距離であることを特徴とする請求項３乃至５記載の磁気
センサ。 - 【請求項８】 前記高調波成分をキャンセルする距離
は、第２高調波成分をキャンセルすべく実質的にλ／２
の奇数倍の距離であることを特徴とする請求項３または
４記載の磁気センサ。 - 【請求項９】 前記ブリッジの対向辺となる位置に接続
される磁気抵抗効果素子間の距離は、実質的に同じ位置
となるような微小間隔であることを特徴とする請求項
３、４または８記載の磁気センサ。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP29820796A JP3610420B2 (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | 磁気センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29820796A JP3610420B2 (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | 磁気センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10122808A true JPH10122808A (ja) | 1998-05-15 |
| JP3610420B2 JP3610420B2 (ja) | 2005-01-12 |
Family
ID=17856608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29820796A Expired - Lifetime JP3610420B2 (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | 磁気センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3610420B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1996
- 1996-10-22 JP JP29820796A patent/JP3610420B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP3610420B2 (ja) | 2005-01-12 |
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