原点位置信号检测器 技术领域 本发明涉及一种在磁性旋转编码器等磁性旋转角传感器、 以及磁性线性编码器等 磁性位置检测器中对原点位置进行检测的原点位置信号检测器。
背景技术 作为通常使用原点位置信号检测器的例子， 举出磁性旋转角传感器。该磁性旋转 角传感器大致区分为具有 ： 滚筒， 其组装在例如电动机等的旋转轴上， 与电动机等的旋转对 应而使产生的磁场变化 ； 以及磁检测传感器， 其对变化的磁场进行检测 ( 例如专利文献 1)。
在滚筒的外周面上， 利用涂敷、 嵌合、 粘接等方法设置有磁铁。其检测磁道由增量 磁道和原点位置检测磁道构成， 其中， 该增量磁道用于检测滚筒的旋转角， 该原点位置检测 磁道用于检测旋转角检测用的原点位置。
增量磁道通过以等间隔的间距 P 将滚筒的一周进行充磁而形成， 对于间距 P， 根据 增量信号检测所需的一次旋转内的波数 W 而以 P ＝ 360° /W 的关系规定。另外， 原点位置 检测磁道仅在一周内的一个位置处进行充磁而形成， 其充磁宽度与信号处理方法对应而适 当地设定， 以使得相对于滚筒的一次旋转生成一个脉冲波形。
磁检测传感器与滚筒的增量磁道以及原点位置检测磁道中的各自的充磁相应地， 由多个 AMR 或 GMR 等磁阻元件或者磁阻元件阵列构成， 相对于滚筒以一定间隔配置。
对于如上所述构成的现有磁性旋转角传感器中通常的原点位置检测信号的处理 方法， 如专利文献 1 的图 3 所示， 将磁阻元件输出的模拟信号利用阈值电压变换为脉冲波 形， 作为原点位置检测信号。
专利文献 1 ： 日本特开平 5-223592 号公报 ( 专利第 3195019 号 )
发明内容 作为磁检测传感器通常所使用的 AMR 或 GMR 元件等磁阻元件， 具有随着温度上升 而其输出减少这样的物理特性。例如， 由于 AMR 元件的输出大概以 0.3 ～ 0.5％ /℃的比 例降低， 所以例如在周围温度从 20℃上升至 80℃的情况下， 原点位置输出信号的输出降低 15 ～ 25％。由此， 考虑到高温时的情况， 必须将用于生成原点位置检测信号的阈值电压设 定得尽可能低。 另外， 由于相对于滚筒的磁检测传感器的组装误差等原因， 使原点位置检测 信号产生增减， 所以需要具有相应的裕度， 从而将上述阈值电压设定得较低。
另一方面， 在磁阻元件输出的模拟信号中， 如专利文献 1 的图 3 及图 4 所示， 在较 大的波峰两侧分别存在一个较小的波峰 ( 下面， 将该两侧的较小波峰称为 “侧峰” )。由此， 为了不会将该侧峰误认为原点位置检测信号， 因此， 无法将阈值电压设定为低于侧峰的高 度。 此外， 还存在由于阈值电压的设定误差、 或者上述磁检测传感器的组装误差而导致的侧 峰的高度变动。由此， 如果考虑到侧峰， 则对于阈值电压， 需要在侧峰的高度的基础上增加 裕度量而较高地设定。因此， 实际上无法将设计阈值电压设定得尽可能低。
另外， 由于在低温时， AMR 或 GMR 元件的输出反而增大， 所以侧峰的输出值也变高。
由此， 在侧峰输出超过所设定的阈值电压时， 有可能产生原点位置信号检测器对侧峰进行 检测而错误检测出原点位置。
根据上述情况， 对于稳定的原点位置信号检测， 重要的是尽可能低地抑制侧峰的 输出。
本发明就是为了解决上述课题而提出的， 其目的在于提供一种原点位置信号检测 器， 其与现有技术相比， 可以稳定地检测磁性编码器中的原点位置检测信号。
为了实现上述目的， 本发明如下所述构成。
即， 本发明的一个方式中的原点位置信号检测器具有 ： 被检测部件， 其具有增量磁 道以及原点位置检测磁道， 该增量磁道具有在位移方向上以等间隔进行充磁的位移检测充 磁部， 用于位移量检测， 该原点位置检测磁道具有检测上述位移量检测的原点位置的原点 位置充磁部 ； 以及磁传感器， 其对上述增量磁道以及上述原点位置检测磁道中的磁场进行 检测， 该原点位置信号检测器的特征在于， 上述原点位置检测磁道还具有侧充磁部， 其在上 述位移方向上位于上述原点位置充磁部的两侧， 以与上述原点位置充磁部相同方向的磁化 而进行充磁。
也可以使上述侧充磁部在上述原点位置充磁部两侧以相同数量设置， 也可以相对 于上述原点位置充磁部隔着一定间隙设置。 另外， 上述原点位置充磁部和上述侧充磁部也可以以相同的充磁电流强度进行充 磁， 也可以以不同的充磁电流强度进行充磁。
上述侧充磁部也可以构成为， 随着远离上述原点位置充磁部而其充磁宽度变窄。
也可以使上述原点位置充磁部和上述侧充磁部在不会对增量磁道的充磁产生影 响的相对位置上进行充磁。
发明的效果
根据本发明的一个方式中的原点位置信号检测器， 通过使原点位置检测磁道在原 点位置充磁部的两侧具有侧充磁部， 从而可以降低伴随着磁传感器输出的模拟信号而出现 的侧峰的输出值。由此， 可以将用于生成原点位置检测信号的阈值电压设定地较低。其结 果， 可以提高高温时的原点位置检测信号的检测稳定性， 并且， 可以降低低温时由侧峰超过 设定阈值电压而导致的原点位置检测信号的错误检测。因此， 根据本发明的一个方式中的 原点位置信号检测器， 与现有技术相比， 可以稳定地检测磁性编码器中的原点位置检测信 号。
附图说明
图 1 是表示本发明的实施方式 1 所涉及的磁性旋转角传感器的概略结构的斜视 图。
图 2 是在图 1 所示的磁性旋转角传感器中， 分别对伴随着滚筒旋转而仅由原点位 置充磁部在磁阻元件的表面形成的磁通密度分布随时间的变化、 以及仅由侧充磁部在磁阻 元件的表面形成的磁通密度分布随时间的变化进行模拟而得到的曲线图。
图 3 是在图 1 所示的磁性旋转角传感器中， 对仅由原点位置充磁部在磁阻元件的 表面形成的磁通密度分布随时间的变化、 以及由原点位置充磁部和侧充磁部这两者在磁阻 元件的表面形成的磁通密度分布随时间的变化进行模拟而得到的曲线图。图 4 是表示通常磁阻元件即 AMR 元件的通常的灵敏度曲线的曲线图。
图 5 是表示将图 3 所示的磁通密度分布的变化应用于图 4 所示的 AMR 元件的灵敏 度曲线中， 并换算为与滚筒的旋转相伴的 AMR 元件的电阻变化率的变化之后的曲线图。
图 6 是表示本发明的实施方式 2 所涉及的磁性旋转角传感器的概略结构的斜视 图。
图 7 是对由图 3 所示的原点位置充磁部和侧充磁部这两者在磁阻元件的表面形成 的磁通密度分布随时间的变化、 以及对由在图 6 所示的磁性旋转角传感器中的原点位置充 磁部和 3 个侧充磁部这两者在磁阻元件的表面形成的磁通密度分布随时间的变化进行模 拟而得到的曲线图。
图 8 是表示将图 7 所示的磁通密度分布的变化应用于图 4 所示的 AMR 元件的灵敏 度曲线中， 并换算为与滚筒的旋转相伴的 AMR 元件的电阻变化率的变化之后的曲线图。
图 9 是表示本发明的实施方式 3 所涉及的磁性位置检测传感器的概略结构的斜视 图。
图 10 是表示本发明的实施方式 4 所涉及的磁性位置检测传感器的概略结构的斜 视图。
图 11 是在本发明的实施方式 5 中使原点位置充磁部及侧充磁部单独磁化的情况 下， 对由各个充磁部在磁阻元件的表面形成的磁通密度分布随时间的变化进行模拟而得到 的曲线图。
图 12 是在本发明的实施方式 5 中使原点位置充磁部及侧充磁部单独磁化的情况 下， 对由原点位置充磁部及侧充磁部这两者在磁阻元件的表面形成的磁通密度分布随时间 的变化进行模拟而得到的曲线图。
图 13 是表示在本发明的实施方式 5 中， 将图 12 的磁通密度分布的变化应用于图 4 的 AMR 元件的灵敏度曲线中， 并换算为与滚筒的旋转相伴的 AMR 元件的电阻变化率的变化 之后的曲线图。
图 14 是表示本发明的实施方式 6 所涉及的磁性位置检测传感器的概略结构的斜 视图。
图 15 是表示图 14 所示的磁性位置检测传感器的变形例的概略结构的斜视图。
标号的说明
1 被检测部件、 3 增量磁道、 3a 位移检测充磁部、
4 原点位置检测磁道、 5 磁阻元件、 11 原点位置充磁部
12、 13、 14 侧充磁部、 15 旋转方向 20 滚筒
34 侧峰
52 被检测部件、 53 增量磁道、 53a 位移检测充磁部
54 原点位置检测磁道、 55 磁阻元件、 61 原点位置充磁部、
62、 63、 64 侧充磁部、 65 直线移动方向
101 ～ 104、 106、 107 原点位置信号检测器。 具体实施方式
下面， 参照附图， 对作为本发明的实施方式的原点位置信号检测器进行说明。此外， 在各图中， 对于同样或相同的结构部分标注相同标号。
实施方式 1
下面， 使用图 1 ～图 5， 说明本发明的实施方式 1 中的原点位置信号检测器。
图 1 示出在磁性旋转编码器内， 作为磁性旋转角传感器起作用的上述实施方式的 原点位置信号检测器 101 的概略结构。原点位置信号检测器 101 大致区分为具有 ： 被检测 部件 1 ； 以及磁阻元件 5， 其作为实现磁传感器的功能的一个例子。
被检测部件 1 例如是在与电动机等的旋转轴相应的滚筒 20 的外周面上， 利用涂 敷、 嵌合、 粘接等方法安装的磁铁。在被检测部件 1 上， 沿滚筒 20 的轴向上下 2 级地配置有 增量磁道 3 和原点位置检测磁道 4。
为了检测位移量， 增量磁道 3 具有位移检测充磁部 3a， 其是在位移方向上从图中 的左方向右方以成为 S → N 极、 N → S 极的磁化方向的方式， 交替等间隔地进行充磁而形成 的。此外， 在本实施方式中， 上述位移量与旋转角对应， 上述位移方向与被检测部件 1 的旋 转方向 15 对应。由此， 位移检测充磁部 3a 在增量磁道 3 的整个圆周上， 以等间隔的间距 P 沿旋转方向 15 进行充磁。对于间距 P， 根据增量信号检测所需的一次旋转内的波数 W， 而以 P ＝ 360° /W 的关系规定。 原点位置检测磁道 4 具有原点位置充磁部 11、 以及侧充磁部 12。
原点位置充磁部 11 是对上述位移量检测、 即本实施方式中被检测部件 1 的旋转角 检测的原点位置进行检测的充磁部。另外， 原点位置充磁部 11 形成于原点位置检测磁道 4 的一个位置处， 且在旋转方向 15 上以充磁宽度 λ 形成， 以相对于被检测部件 1 的一次旋转 而生成一个脉冲波形。原点位置充磁部 11 的充磁宽度 λ 相对于增量磁道 3 的充磁间距 P， 设置为例如 λ ＝ P 或 2P 等任意的充磁宽度。
侧充磁部 12 配置在旋转方向 15 上的原点位置充磁部 11 的两侧， 侧充磁部 12 在 旋转方向 15 上分别以与原点位置充磁部 11 相同方向的磁化而进行充磁。另外， 在本实施 方式中， 两侧的各侧充磁部 12 在旋转方向 15 上， 相对于原点位置充磁部 11 隔着尺寸为 0.325λ(λ 为原点位置充磁部 11 的上述充磁宽度 ) 的间隙 N 设置， 并且具有 0.1λ 的宽度 a。
磁阻元件 5 是对增量磁道 3 以及原点位置检测磁道 4 中的磁场进行检测的元件， 与增量磁道 3 以及原点位置检测磁道 4 的充磁相应地， 由多个 AMR 元件 ( 各向异性磁阻元 件 ) 或 GMR 元件 ( 巨磁阻元件 ) 等磁阻元件或者磁阻元件阵列构成， 在被检测部件 1 的直 径方向上， 相对于被检测部件 1 隔着规定的间隔 G 而配置。
下面， 对如上所述构成的原点位置信号检测器 101 的动作进行说明。此外， 磁阻元 件 5 与信号处理电路 25 连接， 该信号处理电路 25 对磁阻元件 5 输出的模拟信号进行处理， 发送与被检测部件 1 的旋转角相对应的信号。
例如， 通过安装在电动机的输出轴上的被检测部件 1 旋转， 磁阻元件 5 对增量磁道 3 中的位移检测充磁部 3a、 以及原点位置检测磁道 4 中的原点位置充磁部 11 以及侧充磁部 12 的各自的磁场变化进行检测。
图 2 是原点位置充磁部 11 以及侧充磁部 12 的磁场分别作用在磁阻元件 5 的表面 上时， 对磁阻元件 5 中的磁通密度分布随时间的变化进行模拟而得到的图。图 2 所示的实 线部 31 是以与滚筒 20 的旋转角 ( 横轴 ) 的关系表示仅原点位置充磁部 11 作用时的磁通
密度分布 ( 纵轴 ) 的曲线。图 2 所示的虚线部 32 是以与滚筒 20 的旋转角 ( 横轴 ) 的关系 表示仅侧充磁部 12 作用时的磁通密度分布 ( 纵轴 ) 的曲线。另外， 图 3 是在原点位置充磁 部 11 以及侧充磁部 12 这两者的磁场作用在磁阻元件 5 表面上时， 对磁阻元件 5 中的磁通 密度分布随时间的变化进行模拟而得到的图。图 3 所示的实线部 33 是以与滚筒 20 的旋转 角 ( 横轴 ) 的关系表示仅原点位置充磁部 11 作用时的磁通密度分布 ( 纵轴 ) 的曲线。图 3 所示的虚线部是以与滚筒 20 的旋转角 ( 横轴 ) 的关系表示原点位置充磁部 11 以及侧充磁 部 12 这两者作用时的磁通密度分布 ( 纵轴 ) 的曲线。另外， 图 4 示出通常磁阻元件即 AMR 元件的灵敏度曲线的典型例子。另外， 图 5 示出将图 3 所示的磁通密度分布的变化应用于 图 4 所示的 AMR 元件的灵敏度曲线中， 并换算为与滚筒的旋转相伴的 AMR 元件的电阻变化 率的变化而获得的曲线。在图 5 中， 实线部示出原点位置充磁部 11 以及侧充磁部 12 这两 者导致的上述电阻变化率的变化， 虚线部示出仅原点位置充磁部 11 导致的上述电阻变化 率的变化。
如图 2 所示， 示出仅由原点位置充磁部 11 导致的磁通密度变化的实线部 31， 成为 在向纵轴的正方向延伸的主脉冲波形 31a 的左右两侧存在向负方向凸出的副脉冲波形 31b 的波形。 上述波形的形成， 是在滚筒的一次旋转内仅以一极进行充磁的结构中， 由于该充磁 部周围产生的磁通集中而在物理上产生的现象。另一方面， 磁阻元件 5 如图 4 所示， 相对于 磁通密度的正负而表现出偶函数的输出特性。由此， 如图 3 所示， 向负方向凸出的部分 33b 在磁阻元件 5 的输出中， 如图 5 的虚线部所示形成向正方向侧具有较大波峰的波形、 即侧峰 34。 与其相对， 如图 2 的虚线部 32 所示， 侧充磁部 12 在磁阻元件 5 的表面生成的磁通 密度分布， 成为恰好与实线部 31 的向负方向侧凸出的副脉冲波形 31b 抵消的磁通密度分 布。因此， 同时具有原点位置充磁部 11 以及侧充磁部 12 的原点位置检测磁道 4 在磁阻元 件 5 的表面生成的磁通密度分布， 如图 3 的实线部 33 所示， 成为将向负方向凸出的部分 33b 的一部分抵消的磁通密度分布。其结果， 磁阻元件 5 的输出如图 5 实线部 35 所示， 成为侧 峰 34 降低的波形。
如上所述， 通过在原点位置充磁部 11 的两侧设置侧充磁部 12， 可以从磁阻元件 5 得到侧峰 34 降低的输出波形。因此， 可以将用于生成原点位置检测信号的阈值电压设定得 较低。其结果， 可以提高高温时的原点位置检测信号的检测稳定性， 并且， 可以降低低温时 由侧峰超过设定阈值电压而导致的原点位置检测信号的错误检测。因此， 可以比现有技术 更稳定地检测磁性编码器中的原点位置检测信号。
在本实施方式中， 作为侧充磁部 12 的配置例， 使间隙 N 为 0.325λ， 宽度 a 为 0.1λ 的尺寸， 但不限定于此。即， 侧充磁部 12 的配置可以根据被检测部件 1 的磁特性以及原点 位置充磁部 11 的充磁宽度 λ 的值等而适当地设计。
另外， 在图 2、 图 3 以及图 5 中， 模拟了将原点位置充磁部 11 及侧充磁部 12 的充磁 以相同的充磁电流强度进行充磁， 以磁化至磁铁的饱和磁通密度为止的情况。 如上所述， 将 原点位置充磁部 11 以及侧充磁部 12 的充磁以相同充磁电流强度进行磁化， 直至磁铁的饱 和磁通密度为止的方法， 由于饱和磁化值是固定的， 所以实现以下效果， 即， 可以使量产时 的充磁强度的波动变小， 可以提供品质稳定的原点位置信号检测器。
另一方面， 本实施方式不限于将原点位置充磁部 11 及侧充磁部 12 的充磁以相同
的充磁电流强度进行磁化， 直至磁铁的饱和磁通密度为止的方法。 即， 可以根据被检测部件 1 的磁特性等而任意地设定充磁后的磁化。通过将原点位置充磁部 11 和侧充磁部 12 以彼 此不同的充磁电流强度进行充磁， 可以使磁阻元件 5 的输出波形中侧峰 34 完全消失。对于 这一点， 在后述的实施方式 5 中详细地进行说明。
另外， 在本实施方式中， 示出对于被检测部件 1 进行原点位置充磁部 11 以及侧充 磁部 12 的充磁的方式， 但不限定于此， 例如也可以形成下述结构， 即， 利用在原点位置充磁 部 11 之后进行粘接等方法， 将已经充磁的磁铁进行粘贴而构成侧充磁部 12。
实施方式 2
下面， 利用图 6 ～图 8 说明本发明的实施方式 2。
在这里， 图 6 示出本发明的实施方式 2 所涉及的原点位置信号检测器 102 的概略 结构。图 7 是将实施方式 1 的原点位置信号检测器 101 中的磁阻元件的磁通密度分布随时 间变化的模拟结果、 和实施方式 2 的原点位置信号检测器 102 中的磁阻元件的磁通密度分 布随时间变化的模拟结果进行比较而表示的图。此外， 在图 7 中， 实线部示出原点位置信号 检测器 101 的情况， 虚线部示出原点位置信号检测器 102 的情况。图 8 示出将图 7 的磁通 密度分布的变化应用于图 4 的 AMR 元件的灵敏度曲线中， 并换算为与滚筒的旋转相伴的 AMR 元件的电阻变化率的变化而获得的曲线。此外， 实线部示出原点位置信号检测器 102 的情 况， 虚线部示出原点位置信号检测器 101 的情况。 在上述实施方式 1 的原点位置信号检测器 101 中， 侧充磁部 12 在原点位置充磁部 11 的单侧仅配置在一个位置处。另一方面， 在本实施方式 2 中的原点位置信号检测器 102 中， 在原点位置充磁部 11 的单侧在多个位置处配置有侧充磁部。这一点上， 原点位置信号 检测器 101 和原点位置信号检测器 102 不同。此外， 原点位置信号检测器 102 中的其它结 构与原点位置信号检测器 101 中的结构相同。因此， 下面仅对不同的结构部分进行说明。
在原点位置信号检测器 102 中， 为了相对于滚筒 20 的一次旋转而生成一个脉冲波 形， 原点位置检测磁道 4 在一个位置处以充磁宽度 λ 具有原点位置充磁部 11， 在原点位置 充磁部 11 的两侧， 分别在各 3 个位置处设置具有与原点位置充磁部 11 相同方向的磁化的 侧充磁部 12、 13、 14。
侧充磁部 12 在旋转方向 15 上， 相对于原点位置充磁部 11 隔着尺寸为 0.34λ(λ 是原点位置充磁部 11 的上述充磁宽度 ) 的间隙 K 设置， 并且具有 0.1λ 的宽度 a。
侧充磁部 13 在旋转方向 15 上， 相对于侧充磁部 12 隔着尺寸为 0.325λ 的间隙 L 设置， 并且具有 0.05λ 的宽度 b。
侧充磁部 14 在旋转方向 15 上， 相对于侧充磁部 13 隔着尺寸为 0.3λ 的间隙 M 设 置， 并且具有 0.025λ 的宽度 c。
如上所述， 随着远离原点位置充磁部 11， 充磁部之间的间隙 K、 L、 M 逐渐变小， 旋转 方向 15 上的侧充磁部 12、 13、 14 的宽度 a、 b、 c 也变小。此外， 与原点位置充磁部 11 之间的 距离和侧充磁部的充磁宽度的关系， 不限定于本实施方式这样设置多个侧充磁部 12 ～ 14 的情况， 即使在原点位置充磁部 11 的单侧设置一个侧充磁部的情况下， 也随着远离原点位 置充磁部 11 而侧充磁部的充磁宽度变小。
根据具有以上说明的结构的本实施方式的原点位置信号检测器 102， 与上述原点 位置信号检测器 101 的情况相同地， 可以从磁阻元件 5 得到使侧峰 34 降低的输出波形。
并且， 通过在原点位置充磁部 11 的各侧分别配置多个侧充磁部 12、 13、 14， 与第 1 实施方式相比， 还可以得到下述效果。
即， 图 7 的实线部示出实施方式 1 中的磁阻元件 5 的磁通密度分布， 成为将向负方 向凸出的部分在一个位置处抵消的波形。但是， 在该波形的左右还存在向负方向略微凸出 的波峰 36。 为了能够将这些波峰 36 也进行抵消， 在本实施方式 2 中设置有侧充磁部 13、 14。
因此， 如图 7 的虚线部 37 所示， 在本实施方式 2 中的磁阻元件 5 的磁通密度分布 中， 形成与实施方式 1 相比减少了与波峰 36 相应的磁通密度分布输出的状态。该情况也可 以根据图 8 进行理解， 与以虚线示出的实施方式 1 的结构中的 AMR 输出相对， 以实线部示出 的本实施方式中的输出， 得到了使侧峰受到一定程度的抑制的波形。
因此， 在本实施方式 2 中， 可以比实施方式 1 更稳定地检测磁性编码器中的原点位 置检测信号。
此外， 在本实施方式中， 采用了在原点位置充磁部 11 的两侧各自在 3 个位置处配 置了侧充磁部 12、 13、 14 的结构， 但侧充磁部的数量不限于 3 个， 可以各配置两个以上的任 意数量。
另外， 与侧充磁部 12、 13、 14 相关的间隙 K、 L、 M 以及宽度 a、 b、 c 的值不限定于上 述值， 可以根据被检测部件 1 的磁特性以及原点位置充磁部 11 的充磁宽度 λ 的值等任意 设计， 例如也可以将 K、 L、 M 形成为固定宽度， 另外也可以将 a、 b、 c 形成为固定宽度。
另外， 在图 7、 图 8 中， 模拟了将原点位置充磁部 11 及侧充磁部 12、 13、 14 的充磁以 相同的充磁电流强度进行充磁， 以磁化至磁铁的饱和磁通密度为止的情况， 但本实施方式 不限于此， 可以根据被检测部件 1 的磁特性等， 任意地设定充磁后的磁化。
另外， 在本实施方式中， 形成为对于被检测部件 1 进行原点位置充磁部 11 以及侧 充磁部 12、 13、 14 的充磁的方式， 但例如也可以形成下述结构， 即， 利用在原点位置充磁部 11 之后进行粘接等方法， 将已经充磁的磁铁进行粘贴而构成侧充磁部 12、 13、 14。
实施方式 3
下面， 利用图 9 说明本发明的实施方式 3。
本实施方式 3 中的原点位置信号检测器 103 是将实施方式 1 中的原点位置磁道结 构应用于磁性位置检测传感器中而形成的。
图 9 示出在磁性线性编码器内， 作为磁性位置传感器起作用的本实施方式的原点 位置信号检测器 103 的概略结构。 原点位置信号检测器 103 大致区分为具有被检测部件 52 和磁阻元件 55。
被检测部件 52 是利用涂敷或者粘接等方法安装在线性标尺板 51 上的板状磁铁。 在被检测部件 52 中， 上下 2 级地配置有增量磁道 53 和原点位置检测磁道 54， 各磁道 53、 54 沿被检测部件 52 的长度方向延伸。
为了对被检测部件 52 和磁阻元件 55 之间的相对直线移动方向的位移量进行 检测， 增量磁道 53 具有位移检测充磁部 53a， 其是在位移方向上从图左方向右方， 以形成 S → N 极、 N → S 极的磁化方向的方式交替以等间隔进行充磁而形成的。此外， 在本实施方 式中， 上述位移量与直线行程量相应， 上述位移方向与被检测部件 52 的直线移动方向 65 相 应。因此， 位移检测充磁部 53a 是在增量磁道 3 的整个长度上， 沿直线移动方向 65 以等间 隔的间距 P 在增量磁道 3 上进行充磁而形成的。对于间距 P， 相对于直线移动方向 65 的行程 S， 根据增量信号检测所需的波数 W， 以 P ＝ S/W 的关系规定。
原点位置检测磁道 54 具有原点位置充磁部 61 和侧充磁部 62。
原点位置充磁部 61 是对上述位移量检测、 即本实施方式中被检测部件 52 的行程 量检测的原点位置进行检测的充磁部。 另外， 原点位置充磁部 61 以相对于被检测部件 52 向 一个方向的 1 次行程而产生一个脉冲波形的方式， 形成在原点位置检测磁道 54 的一个位置 处， 并且， 在直线移动方向 65 上以充磁宽度 λ 形成。 另外， 原点位置充磁部 61 如图 9 所示， 在直线移动方向 65 上具有与位移检测充磁部 53a 相同方向的磁化， 并且， 在本实施方式中， 配置为在直线移动方向 65 上均等或者大致均等地横跨相邻的两个位移检测充磁部 53a。
侧充磁部 62 配置在直线移动方向 65 上的原点位置充磁部 61 两侧， 各个侧充磁部 62 在直线移动方向 65 上以与原点位置充磁部 61 相同方向的磁化而进行充磁。另外， 在本 实施方式中， 两侧的各侧充磁部 62 在直线移动方向 65 上， 相对于原点位置充磁部 61 隔着 0.325λ(λ 是原点位置充磁部 61 的上述充磁宽度 ) 的间隙 N 设置， 并且具有 0.1λ 的宽度 a。
磁阻元件 55 是对增量磁道 53 以及原点位置检测磁道 54 中的磁场进行检测的元 件， 与增量磁道 53 以及原点位置检测磁道 54 的充磁相应地， 由多个 AMR 元件 ( 各向异性磁 阻元件 ) 或 GMR 元件 ( 巨磁阻元件 ) 等磁阻元件或者磁阻元件阵列构成， 相对于被检测部 件 52 在与直线移动方向 65 垂直的方向上隔着规定间隔 G 配置。 下面， 对如上所示构成的原点位置信号检测器 103 的动作进行说明。此外， 磁阻元 件 55 与信号处理电路 25 连接， 该信号处理电路 25 对磁阻元件 55 输出的模拟信号进行处 理， 发送与被检测部件 52 的行程量相对应的信号。
与在实施方式 1 的原点位置信号检测器 101 的动作说明中所述的内容相同地， 在 本实施方式的原点位置信号检测器 103 中， 通过被检测部件 52 在直线移动方向 65 上进行 直线移动， 磁阻元件 55 对增量磁道 53 中的位移检测充磁部 53a、 和原点位置检测磁道 54 中 的原点位置充磁部 61 以及侧充磁部 62 的各自的磁场变化进行检测。
在本实施方式的原点位置信号检测器 103 中， 原点位置检测磁道 54 在原点位置充 磁部 61 之外， 在其两侧配置有侧充磁部 62。因此， 与通过实施方式 1 所说明的以图 2 至图 5 所模拟的内容相同地， 可以从磁阻元件 55 得到侧峰 34 降低的原点位置信号。
因此， 即使对于本实施方式的原点位置信号检测器 103， 也可以将用于生成原点位 置检测信号的阈值电压设定得较低。其结果， 可以提高高温时的原点位置检测信号的检测 稳定性， 并且可以降低低温时由侧峰超过设定阈值电压而导致的原点位置检测信号的错误 检测。由此， 可以比现有技术更稳定地检测磁性编码器中的原点位置检测信号。
此外， 在实施方式 1 中进行了说明， 与侧充磁部 62 的配置相关的间隙 N 以及宽度 a 的值不限定于上述值， 可以根据被检测部件 52 的磁特性以及原点位置充磁部 61 的充磁宽 度 λ 的值等任意地设计。
另外， 原点位置充磁部 61 以及侧充磁部 62 的充磁后的磁化， 可以根据被检测部件 52 的磁特性等任意地设定。
另外， 例如也可以形成下述结构， 即， 利用在原点位置充磁部 61 之后进行粘接等 方法， 将已经充磁的磁铁进行粘贴而构成侧充磁部 62。
实施方式 4
本实施方式将与通过实施方式 2 所说明的原点位置磁道结构相同的原点位置磁 道结构应用于磁性位置检测传感器中。 下面， 使用图 10， 对本实施方式 4 中的原点位置信号 检测器 104 进行说明。
与已说明的实施方式 1 和实施方式 2 之间的关系相同地， 本实施方式 4 中的原点 位置信号检测器 104 具有下述结构， 即， 将在上述实施方式 3 的原点位置信号检测器 103 中 原点位置充磁部 61 的单侧仅配置在一个位置处的侧充磁部 62， 配置在多个位置处。 其它结 构与上述原点位置信号检测器 103 的结构相同。
即， 在本实施方式 4 中的原点位置信号检测器 104 中， 原点位置检测磁道 54 以相 对于被检测部件 52 向一个方向的 1 次行程而产生一个脉冲波形的方式， 在一个位置处以充 磁宽度 λ 具有原点位置充磁部 61， 并且， 在其两侧分别在各三个位置处设置具有与原点位 置充磁部 61 相同方向的磁化的侧充磁部 62、 63、 64。
侧充磁部 62 在直线移动方向 65 上， 相对于原点位置充磁部 61 隔着 0.34λ(λ 是 原点位置充磁部 61 的上述充磁宽度 ) 的间隙 K 设置， 并且具有 0.1λ 的宽度 a。
侧充磁部 63 在直线移动方向 65 上， 相对于侧充磁部 62 隔着 0.325λ 的间隙 L 设 置， 并且具有 0.05λ 的宽度 b。 侧充磁部 64 在直线移动方向 65 上， 相对于侧充磁部 63 隔着 0.3λ 的间隙 M 设置， 并且具有 0.025λ 的宽度 c。
如上所述， 随着远离原点位置充磁部 61， 充磁部之间的间隙 K、 L、 M 逐渐变小， 直线 移动方向 65 上的侧充磁部 62、 63、 64 的宽度 a、 b、 c 也变小。此外， 与原点位置充磁部 61 之 间的距离和侧充磁部的充磁宽度的关系， 不限于本实施方式这样设置多个侧充磁部 62 ～ 64 的情况， 即使在原点位置充磁部 61 的单侧设置一个侧充磁部的情况下， 也随着远离原点 位置充磁部 61 而侧充磁部的充磁宽度变小。
根据具有以上说明的结构的本实施方式中的原点位置信号检测器 104， 与上述原 点位置信号检测器 101、 102、 103 的情况相同地， 可以从磁阻元件 55 得到侧峰 34 降低的输 出波形。
此外， 通过在原点位置充磁部 61 的各侧分别配置多个侧充磁部 62、 63、 64， 如第 2 实施方式中所说明的那样， 可以比第 3 实施方式更稳定地检测磁性编码器中的原点位置检 测信号。
另外， 在第 2 实施方式中说明的与针对原点位置信号检测器 102 的变形例相关的 记述， 即与侧充磁部的数量、 以及与侧充磁部相关的尺寸、 与侧充磁部的磁化相关的事项 等， 也可以应用于本实施方式的原点位置信号检测器 104 中。
实施方式 5
下面， 使用图 11 至图 13 说明本发明的实施方式 5。
本实施方式 5 可以应用于上述实施方式 1 ～ 4 中的各个原点位置信号检测器 101 ～ 104 中。在这里， 采用实施方式 1 中的原点位置信号检测器 101 作为例子进行说明。
即， 在实施方式 1 中， 基本上设想为将原点位置充磁部 11 的充磁和侧充磁部 12 的 充磁以相同的充磁电流强度进行充磁， 直至磁化为磁铁的饱和磁通密度为止的情况。 并且， 基于该设想， 设定侧充磁部 12 的配置以及宽度。与此相对， 也可以通过自由地控制侧充磁 部 12 的充磁电流， 而使侧充磁部 12 例如具有形成如图 11 的虚线部所示的磁通密度分布的
磁化。 通过如上所述构成， 由原点位置充磁部 11 和侧充磁部 12 联合形成的磁通密度分 布， 如图 12 中的虚线所示， 可以使向负方向凸出的部分完全消失， 可以使图 13 所示的 AMR 元件的输出中的侧峰完全为 0。
实施方式 6
下面， 使用图 14 说明本发明的实施方式 6 中的原点位置信号检测器。
本实施方式 6 中的原点位置信号检测器 106 的基本结构与上述实施方式 1 中的原 点位置信号检测器 101 相同， 但以下方面不同。即， 在实施方式 1 的原点位置信号检测器 101 中， 如图 1 所示， 增量磁道 3 中的位移检测充磁部 3a 的充磁方向和原点位置充磁部 11 的充磁方向， 相对于滚筒 20 的机械角位置错开地配置。与其相对， 在本实施方式 6 的原点 位置信号检测器 106 中， 位移检测充磁部 3a 的充磁方向和原点位置充磁部 11 的充磁方向， 相对于滚筒 20 的机械角位置一致地配置。并且， 配置在原点位置充磁部 11 两侧的各侧充 磁部 12 在旋转方向 15 上， 相对于原点位置充磁部 11 隔着充磁间距 P 即尺寸为 λ 的间隙 Q 而设置， 并且具有 0.2P 即 0.2λ 的宽度 d。原点位置信号检测器 106 中的其它结构与原 点位置信号检测器 101 的结构相同。
通过如上所述构成， 在原点位置信号检测器 106 中， 侧峰的降低能力与实施方式 1 的原点位置信号检测器 101 的情况下相比较差， 但通过使增量磁道 3 中的位移检测充磁部 3a 的磁化方向和原点位置充磁部 11 的磁化方向相对于滚筒 20 中的机械角位置一致， 从而 可以降低由于从原点位置检测磁道 4 漏出的磁通导致的增量磁道 3 的角度检测误差。
此外， 在本实施方式 6 中， 如上所述， 形成使增量磁道 3 中的位移检测充磁部 3a 的 磁化方向和原点位置充磁部 11 的磁化方向一致的配置方式， 但本实施方式不限于此。即， 可以在使从原点位置检测磁道 4 漏出的磁通对增量磁道 3 的影响变小、 或没有影响的任意 充磁宽度、 充磁位置上， 针对增量磁道 3 而相对地配置原点位置充磁部 11 以及侧充磁部 12。
另外， 本实施方式 6 的结构对于上述实施方式 2 ～ 5 也同样适用， 在这样的各个结 构中， 可以实现分别在实施方式 2 ～ 5 中说明的效果。作为一个例子， 在图 15 中示出在原 点位置充磁部 11 两侧的 2 个位置处、 即多个位置处分别设置侧充磁部 12、 13 的原点位置信 号检测器 107。在这里， 侧充磁部 12 在旋转方向 15 上， 相对于原点位置充磁部 11 隔着尺寸 为 P 即 λ 的间隙 Q 设置， 并且具有 0.2P 即 0.2λ 的宽度 d。另外， 侧充磁部 13 在旋转方向 15 上， 相对于侧充磁部 12 隔着尺寸为 0.4λ 的间隙 R 设置， 并且具有 0.1λ 的宽度 e。另 外， 上述实施方式 2、 4 中的结构可以与本实施方式 6 的结构组合而进行应用。
此外， 通过将上述各种实施方式中的任意实施方式适当组合， 可以实现各自所具 有的效果。
本发明参照附图而与优选实施方式相关联地进行了充分记载， 但对于本领域的技 术人员显而易见的是， 可以进行各种变形及修正。这些变形及修正只要不超出所附权利要 求书所限定的本发明范围， 就应该理解为包含在权利要求的范围之中。
另外， 在 2008 年 3 月 17 日申请的日本专利申请 No. 特愿 2008-67536 号的说明书、 附图、 权利要求书、 以及摘要等全部公开内容， 作为参考而引入本说明书中。
工业实用性
本发明可以应用于在磁性旋转编码器等磁性旋转角传感器、 以及磁性线性编码器
等磁性位置检测器中对原点位置进行检测的原点位置信号检测器。