磁気エンコーダおよび回転検出装置
【課題】 複列の磁気エンコーダトラックについて、磁気干渉を生じることなく簡単に着磁し得ると共に着磁精度の向上を図り、製造コストの低減を図ることができる磁気エンコーダおよび回転検出装置を提供する。
【解決手段】 この発明の磁気エンコーダ１は、隣合う複列の環状の磁気エンコーダトラック３，４と、芯金２とを有する。複列の磁気エンコーダトラック３，４の被検出面３ａ，４ａを、この磁気エンコーダ１の軸心方向Ｌ１を含む平面で切断して見た断面について、前記軸心方向Ｌ１に対し斜めに設ける。芯金２を、この磁気エンコーダ１の軸心方向Ｌ１を含む平面で切断して見た断面でＬ形とし、円筒状の内周面７を、回転部材からなる取付対象８の外周面８ａに圧入嵌合する。
【解決手段】 この発明の磁気エンコーダ１は、隣合う複列の環状の磁気エンコーダトラック３，４と、芯金２とを有する。複列の磁気エンコーダトラック３，４の被検出面３ａ，４ａを、この磁気エンコーダ１の軸心方向Ｌ１を含む平面で切断して見た断面について、前記軸心方向Ｌ１に対し斜めに設ける。芯金２を、この磁気エンコーダ１の軸心方向Ｌ１を含む平面で切断して見た断面でＬ形とし、円筒状の内周面７を、回転部材からなる取付対象８の外周面８ａに圧入嵌合する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種機器の回転検出、回転角度検出に使用する磁気エンコーダおよび回転検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸受要素の技術分野に関し、ライン状に並べた磁気センサを使用して、内挿したパルス信号を得る技術が開示されている（特許文献１，２）。
１回転あたりの磁極対数が異なる磁気ドラムと、複数の磁気センサとを使用して絶対角度を演算する技術が開示されている（特許文献３）。
前記特許文献１，２における磁気センサを使用して、異なる２つの磁気エンコーダの位相差に基づいて絶対角度を検出する角度検出装置が開示されている（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００１−５１８６０８号公報
【特許文献２】特表２００２−５４１４８５号公報
【特許文献３】特開平６−５８７６６号公報
【特許文献４】特開２００８−２３３０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１，２を応用した特許文献４の角度検出装置において、センサ素子および演算処理回路を半導体上に集積する場合、センサを可能な限り省スペースに配置したい。
特許文献３で使用する２つの磁気エンコーダを近接配置すると、互いの磁気パターンが干渉して角度検出精度が悪化する。その結果、絶対角度を算出するための位相差が正確に求められず、絶対角度を算出する誤差が増大する。
【０００５】
特許文献４に記載された磁気エンコーダを別構成で実現する場合、磁気エンコーダの組立工程時に変形が起こると、着磁精度が悪化する。特に、着磁後に磁気エンコーダを組立てる場合はその影響が大きい。
また、それぞれの磁気エンコーダに着磁された信号を合わせることが難しいため、絶対角度検出の演算回路に位相調整工程や、位相ずれの補正値を設定する必要がある。
複数のセンサ素子間隔を大きくして構成すると上記の問題は解決できるが、半導体チップ面積が大きくなり、製造コストの増加になる。
【０００６】
この発明の目的は、複列の磁気エンコーダトラックについて、磁気干渉を生じることなく簡単に着磁し得ると共に着磁精度の向上を図り、製造コストの低減を図ることができる磁気エンコーダおよび回転検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の磁気エンコーダは、隣合う複列の環状の磁気エンコーダトラックを有する磁気エンコーダにおいて、前記複列の磁気エンコーダトラックの被検出面を、この磁気エンコーダの軸心方向を含む平面で切断して見た断面について、前記軸心方向に対し斜めに設けたことを特徴とする。
【０００８】
この構成によると、複列の磁気エンコーダトラックの被検出面を前記軸心方向に対し斜めに設けたため、ラジアルタイプの構造の磁気エンコーダよりも軸方向がコンパクトになり、アキシアルタイプの構造の磁気エンコーダよりも径方向がコンパクトになる。これら複列の磁気エンコーダトラックを芯金上に設ける場合、この磁気エンコーダの取付対象の例えば外周面および端面に沿って、前記芯金の曲げ形状部を配設し得る。この場合、芯金の曲げ形状部自体が互いの磁気エンコーダトラックを分離しているため、複列の磁気エンコーダトラックを近接配置することに起因する互いの磁気パターンで発生する磁気干渉を防ぐことが可能となる。また、磁気干渉を防ぐ部品を新たに追加する必要がないため、磁気エンコーダの構造を簡単化でき製造コストの低減を図ることができると共に、磁気エンコーダのコンパクト化をより図ることができる。
【０００９】
隣合う複列の磁気エンコーダトラックの被検出面を、一つの円すい面に沿って設けても良い。この場合において、例えば、隣合う複列の磁気エンコーダトラックの被検出面を同心に設ける。この構成によると、複列の磁気エンコーダトラックの成形性の向上を図ることができる。これら被検出面を一つの円すい面に沿って容易に後加工することができ、製造コストの低減を図れる。また、複列の磁気エンコーダトラックを成形する金型の構造を簡単化することも可能となる。さらにこの金型の補修を容易化できる。よって、製造コストの低減をより図れる。
【００１０】
前記複列の磁気エンコーダトラックを芯金上に設け、この芯金を磁性体材料で構成すると、さらに効果的に磁気干渉を低減することができる。非磁性体である芯金を採用した場合であっても、複列の磁気エンコーダトラックの被検出面を前述のように斜めに設けた複列の磁気エンコーダトラックを支持する芯金構造そのものによって、隣合う磁気エンコーダトラックの磁気干渉を防ぐことができるが、磁性体とした場合には、より効果的に磁気干渉を低減することができ、より望ましい構成となる。このように芯金により、互いの磁気エンコーダトラックの磁気パターンで発生する磁気干渉を防ぐことができる。芯金が磁性体スペーサの役割をはたすため、部品点数の低減を図り製造コストの低減を図ることができる。また、磁気エンコーダの組立てを簡単化できる。
【００１１】
前記芯金を、前記軸心方向を含む平面で切断して見た断面で、Ｌ形としても良い。この場合、芯金の材質が非磁性体であっても、前記Ｌ形をなす芯金の曲げ形状部分によって、互いの磁気エンコーダトラックの距離を離す効果がある。このため、磁気干渉を減らすことができる。よって、芯金の材質変更に伴う製造コストの低減を図れるうえ、設計の自由度を高めることができる。
【００１２】
前記芯金は、前記Ｌ形断面における一端部を隣合う列の磁気エンコーダトラックの間に介在させるものとしても良い。この芯金の一端部まで複列の磁気エンコーダトラックで覆うと磁性体スペーサの幅を狭くでき、磁気エンコーダのコンパクト化が可能になる。芯金の一端部を磁気エンコーダトラックから露出させると、互いの磁気エンコーダトラックの磁気パターンで発生する磁気干渉をより防ぐことができる。
【００１３】
前記芯金の一面だけに、前記複列の磁気エンコーダトラックを接着して設けても良い。この場合、芯金と磁気エンコーダトラックとの間の成形性が向上し、剥離が起こり難い。したがって、磁気エンコーダの耐久性が上がる。
【００１４】
前記磁気エンコーダトラックは、ゴムまたはプラスチックに磁性粉を混合させた材質から成るものであっても良い。
前記磁気エンコーダトラックは、等ピッチの着磁パターンで磁極が交互に繰り返す回転検出用トラックを含むものであっても良い。
【００１５】
前記磁気エンコーダトラックは、回転検出用トラックに加えて形成されるトラックの一つが、一回転に一回または数回の繰り返しパターンを設けて、回転の基準位置を示すＺ相信号を生成するものであっても良い。
前記磁気エンコーダトラックは、回転検出用トラックに加えて形成されるトラックの一つが、前記回転検出用の等ピッチの着磁パターンとは磁極間隔が異なる等ピッチの着磁パターンで形成されるものであっても良い。
前記磁気エンコーダトラックは、回転検出用トラックに加えて形成されるトラックの一つが、前記回転検出用の等ピッチの着磁パターンと同じ磁極数で且つ位相関係がずれたパターンで形成されるものであっても良い。
前記磁気エンコーダが軸受に組み込まれたものであっても良い。
【００１６】
この発明における第１の回転検出装置は、請求項１ないし請求項１２のいずれか１項の磁気エンコーダと、この磁気エンコーダの磁界を検出する磁気センサとを備えた回転検出装置において、前記磁気センサが、互いに磁極ピッチ内でずれた位置に配置された複数のセンサ素子を有し、ｓｉｎおよびｃｏｓの２相の信号出力を得られるものであって、磁極内における位置を逓倍して検出するものである。
磁気センサをこのような構成にすると、磁気エンコーダの磁界分布をオン・オフ信号としてではなく、アナログ電圧による正弦波状の信号としてより細かく検出でき、精度の良い絶対角度検出が可能となる。
【００１７】
この発明における第２の回転検出装置は、請求項１ないし請求項１２のいずれか１項の磁気エンコーダと、この磁気エンコーダの磁界を検出する磁気センサとを備えた回転検出装置において、前記磁気センサが、磁気エンコーダの磁極の並び方向に沿ってセンサ素子が並ぶラインセンサで構成され、ｓｉｎ，ｃｏｓの２相の信号出力を演算によって生成して、磁極内における位置を検出するものである。
磁気センサをこのようにラインセンサで構成した場合、磁界パターンの歪みやノイズの影響が低減されて、より高い精度で磁気エンコーダの位相を検出し得る。
【発明の効果】
【００１８】
この発明の磁気エンコーダは、隣合う複列の環状の磁気エンコーダトラックを有する磁気エンコーダにおいて、前記複列の磁気エンコーダトラックの被検出面を、この磁気エンコーダの軸心方向を含む平面で切断して見た断面について、前記軸心方向に対し斜めに設けたため、複列の磁気エンコーダトラックについて、磁気干渉を生じることなく簡単に着磁し得ると共に着磁精度の向上を図り、製造コストの低減を図ることができる。
【００１９】
この発明における第１の回転検出装置は、請求項１ないし請求項１２のいずれか１項の磁気エンコーダと、この磁気エンコーダの磁界を検出する磁気センサとを備えた回転検出装置において、前記磁気センサが、互いに磁極ピッチ内でずれた位置に配置された複数のセンサ素子を有し、ｓｉｎおよびｃｏｓの２相の信号出力を得られるものであって、磁極内における位置を逓倍して検出するものであるため、複列の磁気エンコーダトラックについて、磁気干渉を生じることなく簡単に着磁し得ると共に着磁精度の向上を図り、製造コストの低減を図ることができる。
【００２０】
この発明における第２の回転検出装置は、請求項１ないし請求項１２のいずれか１項の磁気エンコーダと、この磁気エンコーダの磁界を検出する磁気センサとを備えた回転検出装置において、前記磁気センサが、磁気エンコーダの磁極の並び方向に沿ってセンサ素子が並ぶラインセンサで構成され、ｓｉｎ，ｃｏｓの２相の信号出力を演算によって生成して、磁極内における位置を検出するものであるため、複列の磁気エンコーダトラックについて、磁気干渉を生じることなく簡単に着磁し得ると共に着磁精度の向上を図り、製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（Ａ）は、この発明の一実施形態に係る磁気エンコーダの要部断面図、（Ｂ）は、同磁気エンコーダの芯金の端部を露出させた例を示す要部断面図である。
【図２】各磁気エンコーダトラックに着磁する磁極の各パターン例を示す図である。
【図３】この発明の他の実施形態に係る磁気エンコーダの要部断面図である。
【図４】この発明のさらに他の実施形態に係る磁気エンコーダの要部断面図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態に係る磁気エンコーダの要部断面図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態に係る磁気エンコーダの要部断面図である。
【図７】（Ａ）はこの発明のいずれかの磁気エンコーダと、この磁気エンコーダの磁界を検出する磁気センサとを備えた回転検出装置の概念図、（Ｂ）は磁気センサの一構成例の説明図である。
【図８】磁気センサの他の構成例の説明図である。
【図９】この発明のいずれかの実施形態に係る磁気エンコーダを軸受に組込んだ例を示す要部断面図である。
【図１０】（Ａ）は、従来のラジアルタイプの磁気エンコーダの断面図、（Ｂ）は、従来のアキシアルタイプの磁気エンコーダの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
この発明の一実施形態を図１および図２と共に説明する。
この発明の実施形態に係る磁気エンコーダは、例えば、各種モータの回転制御に用いられる回転検出装置等に適用される。ただし、各種モータの回転制御用に限定されるものではない。
【００２３】
図１（Ａ）に示すように、磁気エンコーダ１は、芯金２と、複列（この例では２列）の環状の磁気エンコーダトラック３，４とを備えている。前記芯金２は、例えば、円筒状の磁性体からなり、この芯金２の一部を内向きのフランジ状に形成している。このフランジ状の底部５を折返して軸方向に互いに重なる重なり部分６を設け、芯金２の一端部２ａを、前記円筒状の外周面の外径位置に略一致させている。すなわち芯金２を、この磁気エンコーダ１の軸心方向Ｌ１を含む平面で切断して見た断面でＬ形とし、円筒状の内周面７を、回転部材からなる取付対象８の外周面８ａに圧入嵌合するようになっている。前記回転部材としては、例えば、回転軸、モータ軸、軸受内輪、軸受外輪等を適用することができる。
【００２４】
またフランジ状の底面５ａを前記取付対象８の端部に当接させることで、取付対象８に対する磁気エンコーダ１の相対的な軸方向位置が規定される。この芯金２上に複列の磁気エンコーダトラック３，４を設けている。
特に、複列の磁気エンコーダトラック３，４の被検出面３ａ，４ａを、前記軸心方向Ｌ１を含む平面で切断して見た断面について、前記軸心方向Ｌ１に対し斜めに設けている。この場合において、隣合う複列の磁気エンコーダトラック３，４の被検出面３ａ，４ａは、一つの円すい面に沿って設けられている。これら被検出面３ａ，４ａは同心に設けられ、且つ、被検出面３ａ，４ａの傾斜角度αは、軸心Ｌ１に対し例えば４５度に設定される。但し、傾斜角度αは４５度に限定されるものではない。
【００２５】
芯金２は、隣合う列の磁気エンコーダトラック３，４の間に介在させる環状の磁性体からなる磁性体スペーサとしての役割を含む。芯金２の材質は、磁性体、非磁性体のいずれであっても良く、前記Ｌ形をなす芯金２の曲げ形状部分によって、互いの磁気エンコーダトラックの距離を離すことができるため、磁気干渉を低減することができる。この芯金を磁性体材料で構成すると、さらに効果的に磁気干渉を低減することができる。芯金２は、この磁性体スペーサとしての役割により、隣合う複列の磁気エンコーダトラック３，４の磁気干渉を防ぐ。芯金２の一端部２ａまで複列の磁気エンコーダトラック３，４を覆い、芯金２の一端部２ａを磁気エンコーダトラック３，４から露出させないようになっている。また、芯金２の一面だけに、複列の磁気エンコーダトラック３，４を接着して設けている。このため、芯金２と磁気エンコーダトラック３，４との成形性が向上し、芯金２に対し磁気エンコーダトラック３，４が剥離が起こり難い。
【００２６】
図１０（Ａ）、（Ｂ）の従来構造の場合、磁気エンコーダトラック３，４と芯金２との接着面は、芯金２の主たる表面部２ａに対し直角となっている部分２ｂがある。このため、熱収縮時に発生する磁気エンコーダトラック３，４の内部応力により、芯金２と磁気エンコーダトラック３，４との間に剥離が発生する可能性があった。
【００２７】
図１（Ａ）に示すように、磁気エンコーダトラック３，４は、例えば、フェライト系、希土類系、または磁性粉を添加して形成した焼結磁石等からなる環状磁性体に着磁したものであっても良い。容易に着磁することができる点と、防錆処理を省ける点でフェライト系が望ましい。各列の磁気エンコーダトラック３，４は例えば個別に着磁される。具体的には、前記環状磁性体をこの軸心回りに回転させながら、この環状磁性体の円周方向の一部ずつ図示外の着磁ヘッドにより着磁する。すなわち、インデックス着磁を行う。これにより、各トラック形成領域を、着磁パターンが互いに異なる磁気エンコーダトラック３，４とする。
その他、磁気エンコーダトラック３，４は、磁性粉を含むゴム、プラスチックからなり、着磁によってそれぞれゴム磁石、プラスチック磁石となるものであっても良い。
【００２８】
図２（Ａ）〜（Ｄ）は、前述のインデックス着磁等を用いて、環状磁性体の各磁気エンコーダトラックに着磁する磁極の各パターン例を示す。図２（Ａ）のパターン例は、１列の磁気エンコーダトラック３を、互いに異なる磁極を等ピッチで交互に着磁して回転検出用トラックとしている。他の１列の磁気エンコーダトラック４には、回転基準位置検出用の磁極をトラックの一周の一箇所（または複数箇所）に着磁して、回転の基準位置を示すＺ相信号を生成するＺ相信号生成用トラックとしたものである。
図２（Ｂ）のパターン例は、１列の磁気エンコーダトラック３に、互いに異なる磁極を等ピッチで交互に着磁して回転検出用トラックとしている。他の１列の磁気エンコーダトラック４には、互いに異なる磁極を等ピッチで交互に、かつ前記回転検出用トラックとは磁極数を異ならせて着磁して、別の回転検出用トラックとしたものである。
【００２９】
図２（Ｃ）のパターン例は、１列の磁気エンコーダトラック３に、互いに異なる磁極を等ピッチで交互に着磁して回転検出用トラックとしている。他の１列の磁気エンコーダトラック４には、互いに異なる磁極を交互に、かつ前記回転検出用トラックと磁極数が同じで磁極の位相をずらして着磁して、別の回転検出用トラックとしたものである。
【００３０】
図２（Ｄ）のパターン例では、アキシアルタイプの環状磁性体での磁気エンコーダトラック３（４）の各磁極対Ａにおいて、図２（Ｃ）の例と同様なパターンを形成するために、そのＮ磁極の幅とＳ磁極の幅とがトラック外周半部つまり径方向内外で互いに異なるように着磁したものである。
これらの複雑な磁気パターンが形成された場合でも、磁性体スペーサとしての役割を含む芯金２によって、互いの磁気干渉が低減される。このため、精度良く回転検出を行うことができる。
【００３１】
以上説明した磁気エンコーダ１によると、複列の磁気エンコーダトラック３，４の被検出面３ａ，４ａを軸心方向Ｌ１に対し斜めに設けたため、図１０（Ａ）に示すラジアルタイプの構造の磁気エンコーダよりも軸方向がコンパクトになり、図１０（Ｂ）に示すアキシアルタイプの構造の磁気エンコーダよりも径方向がコンパクトになる。これら複列の磁気エンコーダトラック３，４を芯金２上に設け、取付対象８の外周面８ａおよび端面に沿って、芯金２の曲げ形状部を配設し得る。この場合、芯金２の曲げ形状部自体が互いの磁気エンコーダトラック３，４を分離しているため、磁性体スペーサの役割となる。このため、複列の磁気エンコーダトラック３，４を近接配置することに起因する互いの磁気パターンで発生する磁気干渉を防ぐことが可能となる。また、磁気干渉を防ぐ部品を新たに追加する必要がないため、磁気エンコーダ１の構造を簡単化でき製造コストの低減を図ることができると共に、磁気エンコーダ１のコンパクト化をより図ることができる。芯金の他に磁性体スペーサを追加して設ける場合よりも、磁気エンコーダ１の組立てを簡単化できる。
【００３２】
隣合う複列の磁気エンコーダトラック３，４の被検出面３ａ，４ａを、一つの円すい面に沿って設けたため、複列の磁気エンコーダトラック３，４の成形性の向上を図ることができる。これら被検出面３，４を一つの円すい面に沿って容易に後加工することができ、製造コストの低減を図れる。また、複列の磁気エンコーダトラック３，４を成形する金型の構造を簡単化することも可能となる。さらにこの金型の補修を容易化できる。よって、製造コストの低減をより図れる。
【００３３】
前記芯金２をＬ形断面としたため、芯金２の材質が非磁性体であっても、Ｌ形をなす芯金２の曲げ形状部分によって、互いの磁気エンコーダトラック３，４の距離を離す効果がある。このため、磁気干渉を減らすことができる。よって、芯金２の材質変更に伴う製造コストの低減を図れるうえ、設計の自由度を高めることができる。
【００３４】
芯金２は、前記Ｌ形断面における一端部２ａを隣合う列の磁気エンコーダトラック３，４の間に介在させるものとしている。この芯金２の一端部２ａまで複列の磁気エンコーダトラック３，４で覆うと、図１（Ａ）に示すラジアルタイプの磁気エンコーダの軸方向Ｘ１は図１０（Ａ）の従来の構造の軸方向Ｘよりもコンパクトになり、図１（Ｂ）に示すアキシアルタイプの磁気エンコーダの径方向Ｙ１は図１０（Ａ）の従来の構造の径方向Ｙよりもコンパクトになり、磁気エンコーダ１のコンパクト化を図っても所望の磁界強度を満たす磁気エンコーダ１とすることができる。
【００３５】
芯金２の一面だけに、複列の磁気エンコーダトラック３，４を接着して設けたため、芯金２と磁気エンコーダトラック３，４との間の成形性が向上する。これにより、熱収縮時に磁気エンコーダトラック３，４が熱収縮した場合でも、芯金２と磁気エンコーダトラック３，４との間に剥離が起こり難くなり、したがって、芯金２に磁気エンコーダトラック３，４を安定させて固定することができる。よって磁気エンコーダ１の耐久性を上げることができる。
図１（Ｂ）に示すように、芯金２の一端部２ａを磁気エンコーダトラック３，４から露出させると、互いの磁気エンコーダトラックの磁気パターンで発生する磁気干渉をより防ぐことができる。その他図１（Ａ）のものと同様の作用効果を奏する。
【００３６】
この発明の他の実施形態について説明する。以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００３７】
図３に示すように、芯金２の底部５に重なり部分を設けず、Ｌ形断面の芯金２としても良い。この例では、芯金２の曲げ形状部の角部２ｃを、複列の磁気エンコーダトラック３，４から露出させている。この構成によると、芯金２の底部５を折返して軸方向に互いに重ねる加工を減らすことができる。よって製造コストの低減を図れる。この場合にも、複列の磁気エンコーダトラック３，４の被検出面３ａ，４ａを軸心方向Ｌ１に対し斜めに設けたため、軸方向および径方向のコンパクト化を図れる。
【００３８】
図４に示すように、芯金２の重なり部分を省略し、芯金２のうち、磁気エンコーダトラック３，４を固着するＬ形断面の部分９と、取付対象８の外周面８ａに圧入嵌合する嵌合部分１０とを設けても良い。また、芯金２におけるＬ形断面の部分９は、繋ぎ部分１１を介して嵌合部分１０に一体に設けられている。この場合にも、芯金２の加工工数の低減を図り、製造コストの低減を図れる。
【００３９】
図５に示すように、複列の磁気エンコーダトラック３，４の被検出面３ａ，４ａの傾斜角度αを、図１のものとは逆向きにしても良い。この例の芯金２は、トラックを形成する芯金本体１２に、嵌合部分１０が延在する。この場合、芯金２の嵌合部分１０の外周面に磁気エンコーダトラック３，４を設けない構成にし得るため、芯金２の嵌合部分１０の先端を弾性変形し易くできる。したがって、芯金２の嵌合部分１０を取付対象８の外周面８ａに圧入嵌合し易くできる。よって磁気エンコーダ１の組立て性が向上する。
図６に示すように、芯金２を、トラックを形成する芯金本体１２に、段部１３を介して、嵌合部分１０を一体に設けても良い。この場合、段部１３が介在している分、芯金２の嵌合部分１０の先端をさらに弾性変形し易くできる。よって磁気エンコーダ１の組立て性が向上する。これら図５、図６の例では、磁気エンコーダ１を組み立てるタクトタイムの短縮を図り、製造コストの低減を図れる。
【００４０】
図７（Ａ）に示すように、この発明のいずれかの磁気エンコーダ１と、この磁気エンコーダ１の磁界を検出する磁気センサ１８Ａ，１８Ｂとを備えた回転検出装置１９を実現し得る。磁気センサ１８Ａ，１８Ｂは、対応する磁気エンコーダトラック４，３の磁極対の数よりも高い分解能で磁極検出できる機能、つまり磁気エンコーダトラック４，３の磁極の範囲内における位置の情報を検出する機能を有するものとされる。この機能を満たすために、例えば磁気センサ１８Ａとして、対応する磁気エンコーダトラック４の１磁極対のピッチλを１周期とするとき、図７（Ｂ）のように９０度位相差（λ／４）となるように磁極の並び方向に離して配置したホール素子などの２つの磁気センサ素子１８Ａ１，１８Ａ２を用い、これら２つの磁気センサ素子１８Ａ１，１８Ａ２により得られる２相の信号(sinφ,cosφ) から磁極内位相（φ=tan-1(sinφ／cosφ))を逓倍して算出するものとしても良い。他の磁気センサ１８Ｂについても同様である。なお、図７（Ｂ）の波形図は、磁気エンコーダ４の磁極の配列を磁界強度に換算して示したものである。
磁気センサ１８Ａ，１８Ｂをこのような構成とすると、磁気エンコーダトラック４，３の磁界分布をオン・オフ信号としてではなく、アナログ電圧による正弦波状の信号としてより細かく検出でき、精度の良い絶対角度検出が可能となる。
【００４１】
磁気エンコーダの磁極内における位置の情報を検出する機能を有する磁気センサ１８Ａ，１８Ｂの他の例として、図８（Ｂ）に示すようなラインセンサを用いても良い。すなわち、例えば磁気センサ１８Ａとして、対応する磁気エンコーダトラック４の磁極の並び方向に沿って磁気センサ素子１８ａが並ぶラインセンサ１８ＡＡ，１８ＡＢを用いる。図８（Ａ）は、磁気エンコーダトラック４における１磁極の区間を磁界強度に換算して波形図で示したものである。この場合、磁気センサ１８Ａの第１のラインセンサ１８ＡＡは、図８（Ａ）における１８０度の位相区間のうち９０度の位相区間に対応付けて配置し、第２のラインセンサ１８ＡＢは残りの９０度の位相区間に対応付けて配置する。このような配置構成により、第１のラインセンサ１８ＡＡの検出信号を加算回路２０で加算した信号Ｓ１と、第２のラインセンサ１８ＡＢの検出信号を加算回路２１で加算した信号Ｓ２を別の加算回路２２で加算することで、図８（Ｃ）に示すような磁界信号に応じたsin 信号を得る。また、信号Ｓ１と、インバータ２３を介した信号Ｓ２をさらに別の加算回路２４で加算することで、図８（Ｃ）に示すような磁界信号に応じたcos 信号を得る。このようにして得られた２相の出力信号から、磁極内における位置を検出する。
磁気センサ１８Ａ，１８Ｂをこのようにラインセンサで構成した場合、磁界パターンの歪みやノイズの影響が低減されて、より高い精度で磁気エンコーダトラック４，３の位相を検出することが可能である。
【００４２】
図９に示すように、各実施形態のいずれかの磁気エンコーダ１と、この磁気エンコーダ１の磁界を検出する磁気センサ１８Ａ，１８Ｂとを転がり軸受に設けても良い。この転がり軸受は、例えば深溝玉軸受が適用され、内輪１４と、外輪１５と、転動体１６と、シール部材１７とを有する。この例では、回転側軌道輪である内輪１４のうち、シール部材１７が配設されていない図９右側の外周面１４ａに、磁気エンコーダ１の芯金２を圧入嵌合し、外輪１５の右側内周面に、磁気センサ１８Ａ，１８Ｂを保持するセンサ用芯金２５の内周面２５ａを圧入嵌合している。このセンサ用芯金２５の環状内部に、非磁性体からなる樹脂部材２６が設けられ、この樹脂部材２６内に磁気センサ１８Ａ，１８Ｂが埋め込まれている。このように磁気エンコーダ１等を転がり軸受に設けた場合、回転検出の精度を高めることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１…磁気エンコーダ
２…芯金
３，４…磁気エンコーダトラック
３ａ，４ａ…被検出面
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種機器の回転検出、回転角度検出に使用する磁気エンコーダおよび回転検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸受要素の技術分野に関し、ライン状に並べた磁気センサを使用して、内挿したパルス信号を得る技術が開示されている（特許文献１，２）。
１回転あたりの磁極対数が異なる磁気ドラムと、複数の磁気センサとを使用して絶対角度を演算する技術が開示されている（特許文献３）。
前記特許文献１，２における磁気センサを使用して、異なる２つの磁気エンコーダの位相差に基づいて絶対角度を検出する角度検出装置が開示されている（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００１−５１８６０８号公報
【特許文献２】特表２００２−５４１４８５号公報
【特許文献３】特開平６−５８７６６号公報
【特許文献４】特開２００８−２３３０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１，２を応用した特許文献４の角度検出装置において、センサ素子および演算処理回路を半導体上に集積する場合、センサを可能な限り省スペースに配置したい。
特許文献３で使用する２つの磁気エンコーダを近接配置すると、互いの磁気パターンが干渉して角度検出精度が悪化する。その結果、絶対角度を算出するための位相差が正確に求められず、絶対角度を算出する誤差が増大する。
【０００５】
特許文献４に記載された磁気エンコーダを別構成で実現する場合、磁気エンコーダの組立工程時に変形が起こると、着磁精度が悪化する。特に、着磁後に磁気エンコーダを組立てる場合はその影響が大きい。
また、それぞれの磁気エンコーダに着磁された信号を合わせることが難しいため、絶対角度検出の演算回路に位相調整工程や、位相ずれの補正値を設定する必要がある。
複数のセンサ素子間隔を大きくして構成すると上記の問題は解決できるが、半導体チップ面積が大きくなり、製造コストの増加になる。
【０００６】
この発明の目的は、複列の磁気エンコーダトラックについて、磁気干渉を生じることなく簡単に着磁し得ると共に着磁精度の向上を図り、製造コストの低減を図ることができる磁気エンコーダおよび回転検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の磁気エンコーダは、隣合う複列の環状の磁気エンコーダトラックを有する磁気エンコーダにおいて、前記複列の磁気エンコーダトラックの被検出面を、この磁気エンコーダの軸心方向を含む平面で切断して見た断面について、前記軸心方向に対し斜めに設けたことを特徴とする。
【０００８】
この構成によると、複列の磁気エンコーダトラックの被検出面を前記軸心方向に対し斜めに設けたため、ラジアルタイプの構造の磁気エンコーダよりも軸方向がコンパクトになり、アキシアルタイプの構造の磁気エンコーダよりも径方向がコンパクトになる。これら複列の磁気エンコーダトラックを芯金上に設ける場合、この磁気エンコーダの取付対象の例えば外周面および端面に沿って、前記芯金の曲げ形状部を配設し得る。この場合、芯金の曲げ形状部自体が互いの磁気エンコーダトラックを分離しているため、複列の磁気エンコーダトラックを近接配置することに起因する互いの磁気パターンで発生する磁気干渉を防ぐことが可能となる。また、磁気干渉を防ぐ部品を新たに追加する必要がないため、磁気エンコーダの構造を簡単化でき製造コストの低減を図ることができると共に、磁気エンコーダのコンパクト化をより図ることができる。
【０００９】
隣合う複列の磁気エンコーダトラックの被検出面を、一つの円すい面に沿って設けても良い。この場合において、例えば、隣合う複列の磁気エンコーダトラックの被検出面を同心に設ける。この構成によると、複列の磁気エンコーダトラックの成形性の向上を図ることができる。これら被検出面を一つの円すい面に沿って容易に後加工することができ、製造コストの低減を図れる。また、複列の磁気エンコーダトラックを成形する金型の構造を簡単化することも可能となる。さらにこの金型の補修を容易化できる。よって、製造コストの低減をより図れる。
【００１０】
前記複列の磁気エンコーダトラックを芯金上に設け、この芯金を磁性体材料で構成すると、さらに効果的に磁気干渉を低減することができる。非磁性体である芯金を採用した場合であっても、複列の磁気エンコーダトラックの被検出面を前述のように斜めに設けた複列の磁気エンコーダトラックを支持する芯金構造そのものによって、隣合う磁気エンコーダトラックの磁気干渉を防ぐことができるが、磁性体とした場合には、より効果的に磁気干渉を低減することができ、より望ましい構成となる。このように芯金により、互いの磁気エンコーダトラックの磁気パターンで発生する磁気干渉を防ぐことができる。芯金が磁性体スペーサの役割をはたすため、部品点数の低減を図り製造コストの低減を図ることができる。また、磁気エンコーダの組立てを簡単化できる。
【００１１】
前記芯金を、前記軸心方向を含む平面で切断して見た断面で、Ｌ形としても良い。この場合、芯金の材質が非磁性体であっても、前記Ｌ形をなす芯金の曲げ形状部分によって、互いの磁気エンコーダトラックの距離を離す効果がある。このため、磁気干渉を減らすことができる。よって、芯金の材質変更に伴う製造コストの低減を図れるうえ、設計の自由度を高めることができる。
【００１２】
前記芯金は、前記Ｌ形断面における一端部を隣合う列の磁気エンコーダトラックの間に介在させるものとしても良い。この芯金の一端部まで複列の磁気エンコーダトラックで覆うと磁性体スペーサの幅を狭くでき、磁気エンコーダのコンパクト化が可能になる。芯金の一端部を磁気エンコーダトラックから露出させると、互いの磁気エンコーダトラックの磁気パターンで発生する磁気干渉をより防ぐことができる。
【００１３】
前記芯金の一面だけに、前記複列の磁気エンコーダトラックを接着して設けても良い。この場合、芯金と磁気エンコーダトラックとの間の成形性が向上し、剥離が起こり難い。したがって、磁気エンコーダの耐久性が上がる。
【００１４】
前記磁気エンコーダトラックは、ゴムまたはプラスチックに磁性粉を混合させた材質から成るものであっても良い。
前記磁気エンコーダトラックは、等ピッチの着磁パターンで磁極が交互に繰り返す回転検出用トラックを含むものであっても良い。
【００１５】
前記磁気エンコーダトラックは、回転検出用トラックに加えて形成されるトラックの一つが、一回転に一回または数回の繰り返しパターンを設けて、回転の基準位置を示すＺ相信号を生成するものであっても良い。
前記磁気エンコーダトラックは、回転検出用トラックに加えて形成されるトラックの一つが、前記回転検出用の等ピッチの着磁パターンとは磁極間隔が異なる等ピッチの着磁パターンで形成されるものであっても良い。
前記磁気エンコーダトラックは、回転検出用トラックに加えて形成されるトラックの一つが、前記回転検出用の等ピッチの着磁パターンと同じ磁極数で且つ位相関係がずれたパターンで形成されるものであっても良い。
前記磁気エンコーダが軸受に組み込まれたものであっても良い。
【００１６】
この発明における第１の回転検出装置は、請求項１ないし請求項１２のいずれか１項の磁気エンコーダと、この磁気エンコーダの磁界を検出する磁気センサとを備えた回転検出装置において、前記磁気センサが、互いに磁極ピッチ内でずれた位置に配置された複数のセンサ素子を有し、ｓｉｎおよびｃｏｓの２相の信号出力を得られるものであって、磁極内における位置を逓倍して検出するものである。
磁気センサをこのような構成にすると、磁気エンコーダの磁界分布をオン・オフ信号としてではなく、アナログ電圧による正弦波状の信号としてより細かく検出でき、精度の良い絶対角度検出が可能となる。
【００１７】
この発明における第２の回転検出装置は、請求項１ないし請求項１２のいずれか１項の磁気エンコーダと、この磁気エンコーダの磁界を検出する磁気センサとを備えた回転検出装置において、前記磁気センサが、磁気エンコーダの磁極の並び方向に沿ってセンサ素子が並ぶラインセンサで構成され、ｓｉｎ，ｃｏｓの２相の信号出力を演算によって生成して、磁極内における位置を検出するものである。
磁気センサをこのようにラインセンサで構成した場合、磁界パターンの歪みやノイズの影響が低減されて、より高い精度で磁気エンコーダの位相を検出し得る。
【発明の効果】
【００１８】
この発明の磁気エンコーダは、隣合う複列の環状の磁気エンコーダトラックを有する磁気エンコーダにおいて、前記複列の磁気エンコーダトラックの被検出面を、この磁気エンコーダの軸心方向を含む平面で切断して見た断面について、前記軸心方向に対し斜めに設けたため、複列の磁気エンコーダトラックについて、磁気干渉を生じることなく簡単に着磁し得ると共に着磁精度の向上を図り、製造コストの低減を図ることができる。
【００１９】
この発明における第１の回転検出装置は、請求項１ないし請求項１２のいずれか１項の磁気エンコーダと、この磁気エンコーダの磁界を検出する磁気センサとを備えた回転検出装置において、前記磁気センサが、互いに磁極ピッチ内でずれた位置に配置された複数のセンサ素子を有し、ｓｉｎおよびｃｏｓの２相の信号出力を得られるものであって、磁極内における位置を逓倍して検出するものであるため、複列の磁気エンコーダトラックについて、磁気干渉を生じることなく簡単に着磁し得ると共に着磁精度の向上を図り、製造コストの低減を図ることができる。
【００２０】
この発明における第２の回転検出装置は、請求項１ないし請求項１２のいずれか１項の磁気エンコーダと、この磁気エンコーダの磁界を検出する磁気センサとを備えた回転検出装置において、前記磁気センサが、磁気エンコーダの磁極の並び方向に沿ってセンサ素子が並ぶラインセンサで構成され、ｓｉｎ，ｃｏｓの２相の信号出力を演算によって生成して、磁極内における位置を検出するものであるため、複列の磁気エンコーダトラックについて、磁気干渉を生じることなく簡単に着磁し得ると共に着磁精度の向上を図り、製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（Ａ）は、この発明の一実施形態に係る磁気エンコーダの要部断面図、（Ｂ）は、同磁気エンコーダの芯金の端部を露出させた例を示す要部断面図である。
【図２】各磁気エンコーダトラックに着磁する磁極の各パターン例を示す図である。
【図３】この発明の他の実施形態に係る磁気エンコーダの要部断面図である。
【図４】この発明のさらに他の実施形態に係る磁気エンコーダの要部断面図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態に係る磁気エンコーダの要部断面図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態に係る磁気エンコーダの要部断面図である。
【図７】（Ａ）はこの発明のいずれかの磁気エンコーダと、この磁気エンコーダの磁界を検出する磁気センサとを備えた回転検出装置の概念図、（Ｂ）は磁気センサの一構成例の説明図である。
【図８】磁気センサの他の構成例の説明図である。
【図９】この発明のいずれかの実施形態に係る磁気エンコーダを軸受に組込んだ例を示す要部断面図である。
【図１０】（Ａ）は、従来のラジアルタイプの磁気エンコーダの断面図、（Ｂ）は、従来のアキシアルタイプの磁気エンコーダの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
この発明の一実施形態を図１および図２と共に説明する。
この発明の実施形態に係る磁気エンコーダは、例えば、各種モータの回転制御に用いられる回転検出装置等に適用される。ただし、各種モータの回転制御用に限定されるものではない。
【００２３】
図１（Ａ）に示すように、磁気エンコーダ１は、芯金２と、複列（この例では２列）の環状の磁気エンコーダトラック３，４とを備えている。前記芯金２は、例えば、円筒状の磁性体からなり、この芯金２の一部を内向きのフランジ状に形成している。このフランジ状の底部５を折返して軸方向に互いに重なる重なり部分６を設け、芯金２の一端部２ａを、前記円筒状の外周面の外径位置に略一致させている。すなわち芯金２を、この磁気エンコーダ１の軸心方向Ｌ１を含む平面で切断して見た断面でＬ形とし、円筒状の内周面７を、回転部材からなる取付対象８の外周面８ａに圧入嵌合するようになっている。前記回転部材としては、例えば、回転軸、モータ軸、軸受内輪、軸受外輪等を適用することができる。
【００２４】
またフランジ状の底面５ａを前記取付対象８の端部に当接させることで、取付対象８に対する磁気エンコーダ１の相対的な軸方向位置が規定される。この芯金２上に複列の磁気エンコーダトラック３，４を設けている。
特に、複列の磁気エンコーダトラック３，４の被検出面３ａ，４ａを、前記軸心方向Ｌ１を含む平面で切断して見た断面について、前記軸心方向Ｌ１に対し斜めに設けている。この場合において、隣合う複列の磁気エンコーダトラック３，４の被検出面３ａ，４ａは、一つの円すい面に沿って設けられている。これら被検出面３ａ，４ａは同心に設けられ、且つ、被検出面３ａ，４ａの傾斜角度αは、軸心Ｌ１に対し例えば４５度に設定される。但し、傾斜角度αは４５度に限定されるものではない。
【００２５】
芯金２は、隣合う列の磁気エンコーダトラック３，４の間に介在させる環状の磁性体からなる磁性体スペーサとしての役割を含む。芯金２の材質は、磁性体、非磁性体のいずれであっても良く、前記Ｌ形をなす芯金２の曲げ形状部分によって、互いの磁気エンコーダトラックの距離を離すことができるため、磁気干渉を低減することができる。この芯金を磁性体材料で構成すると、さらに効果的に磁気干渉を低減することができる。芯金２は、この磁性体スペーサとしての役割により、隣合う複列の磁気エンコーダトラック３，４の磁気干渉を防ぐ。芯金２の一端部２ａまで複列の磁気エンコーダトラック３，４を覆い、芯金２の一端部２ａを磁気エンコーダトラック３，４から露出させないようになっている。また、芯金２の一面だけに、複列の磁気エンコーダトラック３，４を接着して設けている。このため、芯金２と磁気エンコーダトラック３，４との成形性が向上し、芯金２に対し磁気エンコーダトラック３，４が剥離が起こり難い。
【００２６】
図１０（Ａ）、（Ｂ）の従来構造の場合、磁気エンコーダトラック３，４と芯金２との接着面は、芯金２の主たる表面部２ａに対し直角となっている部分２ｂがある。このため、熱収縮時に発生する磁気エンコーダトラック３，４の内部応力により、芯金２と磁気エンコーダトラック３，４との間に剥離が発生する可能性があった。
【００２７】
図１（Ａ）に示すように、磁気エンコーダトラック３，４は、例えば、フェライト系、希土類系、または磁性粉を添加して形成した焼結磁石等からなる環状磁性体に着磁したものであっても良い。容易に着磁することができる点と、防錆処理を省ける点でフェライト系が望ましい。各列の磁気エンコーダトラック３，４は例えば個別に着磁される。具体的には、前記環状磁性体をこの軸心回りに回転させながら、この環状磁性体の円周方向の一部ずつ図示外の着磁ヘッドにより着磁する。すなわち、インデックス着磁を行う。これにより、各トラック形成領域を、着磁パターンが互いに異なる磁気エンコーダトラック３，４とする。
その他、磁気エンコーダトラック３，４は、磁性粉を含むゴム、プラスチックからなり、着磁によってそれぞれゴム磁石、プラスチック磁石となるものであっても良い。
【００２８】
図２（Ａ）〜（Ｄ）は、前述のインデックス着磁等を用いて、環状磁性体の各磁気エンコーダトラックに着磁する磁極の各パターン例を示す。図２（Ａ）のパターン例は、１列の磁気エンコーダトラック３を、互いに異なる磁極を等ピッチで交互に着磁して回転検出用トラックとしている。他の１列の磁気エンコーダトラック４には、回転基準位置検出用の磁極をトラックの一周の一箇所（または複数箇所）に着磁して、回転の基準位置を示すＺ相信号を生成するＺ相信号生成用トラックとしたものである。
図２（Ｂ）のパターン例は、１列の磁気エンコーダトラック３に、互いに異なる磁極を等ピッチで交互に着磁して回転検出用トラックとしている。他の１列の磁気エンコーダトラック４には、互いに異なる磁極を等ピッチで交互に、かつ前記回転検出用トラックとは磁極数を異ならせて着磁して、別の回転検出用トラックとしたものである。
【００２９】
図２（Ｃ）のパターン例は、１列の磁気エンコーダトラック３に、互いに異なる磁極を等ピッチで交互に着磁して回転検出用トラックとしている。他の１列の磁気エンコーダトラック４には、互いに異なる磁極を交互に、かつ前記回転検出用トラックと磁極数が同じで磁極の位相をずらして着磁して、別の回転検出用トラックとしたものである。
【００３０】
図２（Ｄ）のパターン例では、アキシアルタイプの環状磁性体での磁気エンコーダトラック３（４）の各磁極対Ａにおいて、図２（Ｃ）の例と同様なパターンを形成するために、そのＮ磁極の幅とＳ磁極の幅とがトラック外周半部つまり径方向内外で互いに異なるように着磁したものである。
これらの複雑な磁気パターンが形成された場合でも、磁性体スペーサとしての役割を含む芯金２によって、互いの磁気干渉が低減される。このため、精度良く回転検出を行うことができる。
【００３１】
以上説明した磁気エンコーダ１によると、複列の磁気エンコーダトラック３，４の被検出面３ａ，４ａを軸心方向Ｌ１に対し斜めに設けたため、図１０（Ａ）に示すラジアルタイプの構造の磁気エンコーダよりも軸方向がコンパクトになり、図１０（Ｂ）に示すアキシアルタイプの構造の磁気エンコーダよりも径方向がコンパクトになる。これら複列の磁気エンコーダトラック３，４を芯金２上に設け、取付対象８の外周面８ａおよび端面に沿って、芯金２の曲げ形状部を配設し得る。この場合、芯金２の曲げ形状部自体が互いの磁気エンコーダトラック３，４を分離しているため、磁性体スペーサの役割となる。このため、複列の磁気エンコーダトラック３，４を近接配置することに起因する互いの磁気パターンで発生する磁気干渉を防ぐことが可能となる。また、磁気干渉を防ぐ部品を新たに追加する必要がないため、磁気エンコーダ１の構造を簡単化でき製造コストの低減を図ることができると共に、磁気エンコーダ１のコンパクト化をより図ることができる。芯金の他に磁性体スペーサを追加して設ける場合よりも、磁気エンコーダ１の組立てを簡単化できる。
【００３２】
隣合う複列の磁気エンコーダトラック３，４の被検出面３ａ，４ａを、一つの円すい面に沿って設けたため、複列の磁気エンコーダトラック３，４の成形性の向上を図ることができる。これら被検出面３，４を一つの円すい面に沿って容易に後加工することができ、製造コストの低減を図れる。また、複列の磁気エンコーダトラック３，４を成形する金型の構造を簡単化することも可能となる。さらにこの金型の補修を容易化できる。よって、製造コストの低減をより図れる。
【００３３】
前記芯金２をＬ形断面としたため、芯金２の材質が非磁性体であっても、Ｌ形をなす芯金２の曲げ形状部分によって、互いの磁気エンコーダトラック３，４の距離を離す効果がある。このため、磁気干渉を減らすことができる。よって、芯金２の材質変更に伴う製造コストの低減を図れるうえ、設計の自由度を高めることができる。
【００３４】
芯金２は、前記Ｌ形断面における一端部２ａを隣合う列の磁気エンコーダトラック３，４の間に介在させるものとしている。この芯金２の一端部２ａまで複列の磁気エンコーダトラック３，４で覆うと、図１（Ａ）に示すラジアルタイプの磁気エンコーダの軸方向Ｘ１は図１０（Ａ）の従来の構造の軸方向Ｘよりもコンパクトになり、図１（Ｂ）に示すアキシアルタイプの磁気エンコーダの径方向Ｙ１は図１０（Ａ）の従来の構造の径方向Ｙよりもコンパクトになり、磁気エンコーダ１のコンパクト化を図っても所望の磁界強度を満たす磁気エンコーダ１とすることができる。
【００３５】
芯金２の一面だけに、複列の磁気エンコーダトラック３，４を接着して設けたため、芯金２と磁気エンコーダトラック３，４との間の成形性が向上する。これにより、熱収縮時に磁気エンコーダトラック３，４が熱収縮した場合でも、芯金２と磁気エンコーダトラック３，４との間に剥離が起こり難くなり、したがって、芯金２に磁気エンコーダトラック３，４を安定させて固定することができる。よって磁気エンコーダ１の耐久性を上げることができる。
図１（Ｂ）に示すように、芯金２の一端部２ａを磁気エンコーダトラック３，４から露出させると、互いの磁気エンコーダトラックの磁気パターンで発生する磁気干渉をより防ぐことができる。その他図１（Ａ）のものと同様の作用効果を奏する。
【００３６】
この発明の他の実施形態について説明する。以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００３７】
図３に示すように、芯金２の底部５に重なり部分を設けず、Ｌ形断面の芯金２としても良い。この例では、芯金２の曲げ形状部の角部２ｃを、複列の磁気エンコーダトラック３，４から露出させている。この構成によると、芯金２の底部５を折返して軸方向に互いに重ねる加工を減らすことができる。よって製造コストの低減を図れる。この場合にも、複列の磁気エンコーダトラック３，４の被検出面３ａ，４ａを軸心方向Ｌ１に対し斜めに設けたため、軸方向および径方向のコンパクト化を図れる。
【００３８】
図４に示すように、芯金２の重なり部分を省略し、芯金２のうち、磁気エンコーダトラック３，４を固着するＬ形断面の部分９と、取付対象８の外周面８ａに圧入嵌合する嵌合部分１０とを設けても良い。また、芯金２におけるＬ形断面の部分９は、繋ぎ部分１１を介して嵌合部分１０に一体に設けられている。この場合にも、芯金２の加工工数の低減を図り、製造コストの低減を図れる。
【００３９】
図５に示すように、複列の磁気エンコーダトラック３，４の被検出面３ａ，４ａの傾斜角度αを、図１のものとは逆向きにしても良い。この例の芯金２は、トラックを形成する芯金本体１２に、嵌合部分１０が延在する。この場合、芯金２の嵌合部分１０の外周面に磁気エンコーダトラック３，４を設けない構成にし得るため、芯金２の嵌合部分１０の先端を弾性変形し易くできる。したがって、芯金２の嵌合部分１０を取付対象８の外周面８ａに圧入嵌合し易くできる。よって磁気エンコーダ１の組立て性が向上する。
図６に示すように、芯金２を、トラックを形成する芯金本体１２に、段部１３を介して、嵌合部分１０を一体に設けても良い。この場合、段部１３が介在している分、芯金２の嵌合部分１０の先端をさらに弾性変形し易くできる。よって磁気エンコーダ１の組立て性が向上する。これら図５、図６の例では、磁気エンコーダ１を組み立てるタクトタイムの短縮を図り、製造コストの低減を図れる。
【００４０】
図７（Ａ）に示すように、この発明のいずれかの磁気エンコーダ１と、この磁気エンコーダ１の磁界を検出する磁気センサ１８Ａ，１８Ｂとを備えた回転検出装置１９を実現し得る。磁気センサ１８Ａ，１８Ｂは、対応する磁気エンコーダトラック４，３の磁極対の数よりも高い分解能で磁極検出できる機能、つまり磁気エンコーダトラック４，３の磁極の範囲内における位置の情報を検出する機能を有するものとされる。この機能を満たすために、例えば磁気センサ１８Ａとして、対応する磁気エンコーダトラック４の１磁極対のピッチλを１周期とするとき、図７（Ｂ）のように９０度位相差（λ／４）となるように磁極の並び方向に離して配置したホール素子などの２つの磁気センサ素子１８Ａ１，１８Ａ２を用い、これら２つの磁気センサ素子１８Ａ１，１８Ａ２により得られる２相の信号(sinφ,cosφ) から磁極内位相（φ=tan-1(sinφ／cosφ))を逓倍して算出するものとしても良い。他の磁気センサ１８Ｂについても同様である。なお、図７（Ｂ）の波形図は、磁気エンコーダ４の磁極の配列を磁界強度に換算して示したものである。
磁気センサ１８Ａ，１８Ｂをこのような構成とすると、磁気エンコーダトラック４，３の磁界分布をオン・オフ信号としてではなく、アナログ電圧による正弦波状の信号としてより細かく検出でき、精度の良い絶対角度検出が可能となる。
【００４１】
磁気エンコーダの磁極内における位置の情報を検出する機能を有する磁気センサ１８Ａ，１８Ｂの他の例として、図８（Ｂ）に示すようなラインセンサを用いても良い。すなわち、例えば磁気センサ１８Ａとして、対応する磁気エンコーダトラック４の磁極の並び方向に沿って磁気センサ素子１８ａが並ぶラインセンサ１８ＡＡ，１８ＡＢを用いる。図８（Ａ）は、磁気エンコーダトラック４における１磁極の区間を磁界強度に換算して波形図で示したものである。この場合、磁気センサ１８Ａの第１のラインセンサ１８ＡＡは、図８（Ａ）における１８０度の位相区間のうち９０度の位相区間に対応付けて配置し、第２のラインセンサ１８ＡＢは残りの９０度の位相区間に対応付けて配置する。このような配置構成により、第１のラインセンサ１８ＡＡの検出信号を加算回路２０で加算した信号Ｓ１と、第２のラインセンサ１８ＡＢの検出信号を加算回路２１で加算した信号Ｓ２を別の加算回路２２で加算することで、図８（Ｃ）に示すような磁界信号に応じたsin 信号を得る。また、信号Ｓ１と、インバータ２３を介した信号Ｓ２をさらに別の加算回路２４で加算することで、図８（Ｃ）に示すような磁界信号に応じたcos 信号を得る。このようにして得られた２相の出力信号から、磁極内における位置を検出する。
磁気センサ１８Ａ，１８Ｂをこのようにラインセンサで構成した場合、磁界パターンの歪みやノイズの影響が低減されて、より高い精度で磁気エンコーダトラック４，３の位相を検出することが可能である。
【００４２】
図９に示すように、各実施形態のいずれかの磁気エンコーダ１と、この磁気エンコーダ１の磁界を検出する磁気センサ１８Ａ，１８Ｂとを転がり軸受に設けても良い。この転がり軸受は、例えば深溝玉軸受が適用され、内輪１４と、外輪１５と、転動体１６と、シール部材１７とを有する。この例では、回転側軌道輪である内輪１４のうち、シール部材１７が配設されていない図９右側の外周面１４ａに、磁気エンコーダ１の芯金２を圧入嵌合し、外輪１５の右側内周面に、磁気センサ１８Ａ，１８Ｂを保持するセンサ用芯金２５の内周面２５ａを圧入嵌合している。このセンサ用芯金２５の環状内部に、非磁性体からなる樹脂部材２６が設けられ、この樹脂部材２６内に磁気センサ１８Ａ，１８Ｂが埋め込まれている。このように磁気エンコーダ１等を転がり軸受に設けた場合、回転検出の精度を高めることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１…磁気エンコーダ
２…芯金
３，４…磁気エンコーダトラック
３ａ，４ａ…被検出面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣合う複列の環状の磁気エンコーダトラックを有する磁気エンコーダにおいて、
前記複列の磁気エンコーダトラックの被検出面を、この磁気エンコーダの軸心方向を含む平面で切断して見た断面について、前記軸心方向に対し斜めに設けたことを特徴とする磁気エンコーダ。
【請求項２】
請求項１において、隣合う複列の磁気エンコーダトラックの被検出面を、一つの円すい面に沿って設けた磁気エンコーダ。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記複列の磁気エンコーダトラックを芯金上に設け、この芯金は、隣合う列の磁気エンコーダトラックの間に介在させる環状の磁性体からなる磁性体スペーサとしての役割を含む磁気エンコーダ。
【請求項４】
請求項３において、前記芯金を、前記軸心方向を含む平面で切断して見た断面で、Ｌ形とした磁気エンコーダ。
【請求項５】
請求項４において、前記芯金は、前記Ｌ形断面における一端部を隣合う列の磁気エンコーダトラックの間に介在させるものとした磁気エンコーダ。
【請求項６】
請求項３ないし請求項５のいずれか１項において、前記芯金の一面だけに、前記複列の磁気エンコーダトラックを接着して設けた磁気エンコーダ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記磁気エンコーダトラックは、ゴムまたはプラスチックに磁性粉を混合させた材質から成る磁気エンコーダ。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記磁気エンコーダトラックは、等ピッチの着磁パターンで磁極が交互に繰り返す回転検出用トラックを含む磁気エンコーダ。
【請求項９】
請求項８において、前記磁気エンコーダトラックは、回転検出用トラックに加えて形成されるトラックの一つが、一回転に一回または数回の繰り返しパターンを設けて、回転の基準位置を示すＺ相信号を生成するものである磁気エンコーダ。
【請求項１０】
請求項８において、前記磁気エンコーダトラックは、回転検出用トラックに加えて形成されるトラックの一つが、前記回転検出用の等ピッチの着磁パターンとは磁極間隔が異なる等ピッチの着磁パターンで形成されるものである磁気エンコーダ。
【請求項１１】
請求項８において、前記磁気エンコーダトラックは、回転検出用トラックに加えて形成されるトラックの一つが、前記回転検出用の等ピッチの着磁パターンと同じ磁極数で且つ位相関係がずれたパターンで形成されるものである磁気エンコーダ。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項において、前記磁気エンコーダが軸受に組み込まれた磁気エンコーダ。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２のいずれか１項の磁気エンコーダと、この磁気エンコーダの磁界を検出する磁気センサとを備えた回転検出装置において、
前記磁気センサが、互いに磁極ピッチ内でずれた位置に配置された複数のセンサ素子を有し、ｓｉｎおよびｃｏｓの２相の信号出力を得られるものであって、磁極内における位置を逓倍して検出するものである回転検出装置。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１２のいずれか１項の磁気エンコーダと、この磁気エンコーダの磁界を検出する磁気センサとを備えた回転検出装置において、
前記磁気センサが、磁気エンコーダの磁極の並び方向に沿ってセンサ素子が並ぶラインセンサで構成され、ｓｉｎ，ｃｏｓの２相の信号出力を演算によって生成して、磁極内における位置を検出するものである回転検出装置。
【請求項１】
隣合う複列の環状の磁気エンコーダトラックを有する磁気エンコーダにおいて、
前記複列の磁気エンコーダトラックの被検出面を、この磁気エンコーダの軸心方向を含む平面で切断して見た断面について、前記軸心方向に対し斜めに設けたことを特徴とする磁気エンコーダ。
【請求項２】
請求項１において、隣合う複列の磁気エンコーダトラックの被検出面を、一つの円すい面に沿って設けた磁気エンコーダ。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記複列の磁気エンコーダトラックを芯金上に設け、この芯金は、隣合う列の磁気エンコーダトラックの間に介在させる環状の磁性体からなる磁性体スペーサとしての役割を含む磁気エンコーダ。
【請求項４】
請求項３において、前記芯金を、前記軸心方向を含む平面で切断して見た断面で、Ｌ形とした磁気エンコーダ。
【請求項５】
請求項４において、前記芯金は、前記Ｌ形断面における一端部を隣合う列の磁気エンコーダトラックの間に介在させるものとした磁気エンコーダ。
【請求項６】
請求項３ないし請求項５のいずれか１項において、前記芯金の一面だけに、前記複列の磁気エンコーダトラックを接着して設けた磁気エンコーダ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記磁気エンコーダトラックは、ゴムまたはプラスチックに磁性粉を混合させた材質から成る磁気エンコーダ。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記磁気エンコーダトラックは、等ピッチの着磁パターンで磁極が交互に繰り返す回転検出用トラックを含む磁気エンコーダ。
【請求項９】
請求項８において、前記磁気エンコーダトラックは、回転検出用トラックに加えて形成されるトラックの一つが、一回転に一回または数回の繰り返しパターンを設けて、回転の基準位置を示すＺ相信号を生成するものである磁気エンコーダ。
【請求項１０】
請求項８において、前記磁気エンコーダトラックは、回転検出用トラックに加えて形成されるトラックの一つが、前記回転検出用の等ピッチの着磁パターンとは磁極間隔が異なる等ピッチの着磁パターンで形成されるものである磁気エンコーダ。
【請求項１１】
請求項８において、前記磁気エンコーダトラックは、回転検出用トラックに加えて形成されるトラックの一つが、前記回転検出用の等ピッチの着磁パターンと同じ磁極数で且つ位相関係がずれたパターンで形成されるものである磁気エンコーダ。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項において、前記磁気エンコーダが軸受に組み込まれた磁気エンコーダ。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２のいずれか１項の磁気エンコーダと、この磁気エンコーダの磁界を検出する磁気センサとを備えた回転検出装置において、
前記磁気センサが、互いに磁極ピッチ内でずれた位置に配置された複数のセンサ素子を有し、ｓｉｎおよびｃｏｓの２相の信号出力を得られるものであって、磁極内における位置を逓倍して検出するものである回転検出装置。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１２のいずれか１項の磁気エンコーダと、この磁気エンコーダの磁界を検出する磁気センサとを備えた回転検出装置において、
前記磁気センサが、磁気エンコーダの磁極の並び方向に沿ってセンサ素子が並ぶラインセンサで構成され、ｓｉｎ，ｃｏｓの２相の信号出力を演算によって生成して、磁極内における位置を検出するものである回転検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１１２４７１（Ｐ２０１１−１１２４７１Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６８２３３（Ｐ２００９−２６８２３３）
【出願日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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