JP4453425B2 - Magnetic encoder detection method - Google Patents
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Description
本発明は、例えば自動車、家電製品等に備わる回転部材の回転を検出する検出装置に用いられる磁気エンコーダの検出方法に関するものである。 The present invention relates to a detection method of a magnetic encoder used in a detection device that detects the rotation of a rotating member provided in, for example, an automobile, a home appliance, or the like.
従来、この種の磁気エンコーダとしては、自動車の車速を検出する車速センサのように回転速度を検出する検出装置に用いるものが知られている。特許文献1には、周方向に多磁極化された金属の表面を弾性体で被膜したシール装置が開示されており、そのシール装置に対して回転検出センサを近接設置しシール装置の回転数を検出している。
2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of magnetic encoder, one used for a detection device that detects a rotational speed, such as a vehicle speed sensor that detects the vehicle speed of an automobile, is known.
回転検出センサは、磁気エンコーダの磁極数と磁気エンコーダを備える回転体の周長から車速を算出することが可能である。そして、回転数の検出範囲は軸回転の周速と着磁された磁極数によって決まり、高速回転域を常用とする場合は磁極数を少なく、低速回転域を常用する場合は磁極数を多くする必要がある。
しかしながら、従来技術では、低速回転から高速回転までの広い範囲で回転数を検出する必要がある場合には、磁気エンコーダと磁気センサを、低速用、高速用それぞれ設ける必要がある。そのため、取り付けスペースの拡大や、部品点数の増加や取り付け工数の増加によるコスト上昇を避けることができなかった。 However, in the prior art, when it is necessary to detect the rotational speed in a wide range from low speed rotation to high speed rotation, it is necessary to provide a magnetic encoder and a magnetic sensor for low speed and high speed respectively. For this reason, it has been impossible to avoid an increase in cost due to an increase in mounting space, an increase in the number of parts, and an increase in the number of mounting steps.
本発明は上記の従来技術の課題を鑑みなされたもので、その目的とするところは、低速回転から高速回転まで適用可能な磁気エンコーダを、一つの検出手段により検出可能な磁気エンコーダの検出方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a magnetic encoder detection method capable of detecting a magnetic encoder applicable from low-speed rotation to high-speed rotation by one detection means. It is to provide.
また、本発明の他の目的は、複数の磁力波形を検出することが可能な磁気エンコーダの検出方法を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a magnetic encoder detection method capable of detecting a plurality of magnetic force waveforms.
また、本発明の他の目的は、干渉による波形の欠損を抑えた2種類の磁力波形を検出することが可能な磁気エンコーダの検出方法を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a detection method for a magnetic encoder capable of detecting two types of magnetic force waveforms with suppressed waveform loss due to interference.
上記目的を達成するために本発明にあっては、
磁界の強さを検出する検出手段に対して相対回転し、
周方向に第一の波長で繰返し変動する磁界を発生する第一の磁極列と、周方向に前記第一の波長より長い第二の波長で繰返し変動する磁界を発生する第二の磁極列とを有する磁気エンコーダの検出方法であって、
前記検出手段により、前記第一の波長で繰返し変動する磁界を検出する検出位置で、前記第二の波長で繰返し変動する磁界を前記第一の波長で繰返し変動する磁界と共に検出することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
Rotating relative to the detection means for detecting the strength of the magnetic field,
A first magnetic pole array that generates a magnetic field that varies repeatedly at a first wavelength in the circumferential direction; and a second magnetic pole array that generates a magnetic field that varies repeatedly at a second wavelength longer than the first wavelength in the circumferential direction; A magnetic encoder detection method comprising:
The detection means detects a magnetic field repeatedly changing at the second wavelength together with a magnetic field repeatedly changing at the first wavelength at a detection position for detecting the magnetic field repeatedly changing at the first wavelength. To do.
あるいは、磁界の強さを検出する検出手段に対して相対回転し、
周方向に第一の波長で繰返し変動する磁界を発生する第一の磁極列と、周方向に前記第一の波長より長い第二の波長で繰返し変動する磁界を発生する第二の磁極列とを有し、
前記第一の磁極列及び前記第二の磁極列は同心円状に配置されている磁気エンコーダの
検出方法であって、
前記検出手段により、前記第一の波長で繰返し変動する磁界を検出する検出位置で、前記第二の波長で繰返し変動する磁界を前記第一の波長で繰返し変動する磁界と共に検出することを特徴とする。
Alternatively, it rotates relative to the detection means for detecting the strength of the magnetic field,
A first magnetic pole array that generates a magnetic field that varies repeatedly at a first wavelength in the circumferential direction; and a second magnetic pole array that generates a magnetic field that varies repeatedly at a second wavelength longer than the first wavelength in the circumferential direction; Have
The first magnetic pole array and the second magnetic pole array are detection methods of a magnetic encoder arranged concentrically,
The detection means detects a magnetic field repeatedly changing at the second wavelength together with a magnetic field repeatedly changing at the first wavelength at a detection position for detecting the magnetic field repeatedly changing at the first wavelength. To do.
このようにすれば、繰返し変動する波長の間隔が異なる複数の磁力波形を得ることができるので、単一の磁気エンコーダを用いて低速から高速回転域までの広い範囲を検出することができる。 In this way, a plurality of magnetic force waveforms with different intervals of repeatedly varying wavelengths can be obtained, so that a wide range from a low speed to a high speed rotation range can be detected using a single magnetic encoder.
また、前記検出位置は、前記第一の磁極列と前記第二の磁極列との間の領域に近接する位置であることが好適である。 Further, it is preferable that the detection position is a position close to a region between the first magnetic pole row and the second magnetic pole row.
あるいは、前記検出位置は、前記第一の磁極列と前記第二の磁極列との中間部であることが好適である。 Alternatively, the detection position is preferably an intermediate portion between the first magnetic pole row and the second magnetic pole row.
このようにすれば、2つの磁極列からの磁界の減衰が共に少ない状態でより大きな合成波形を検出することができる。そのため、精度の高い回転速度の検出が可能となる。 In this way, a larger combined waveform can be detected in a state where the attenuation of the magnetic field from the two magnetic pole rows is small. For this reason, it is possible to detect the rotational speed with high accuracy.
また、前記第一の磁極列及び前記第二の磁極列は、S極又はN極である磁極が交互に並んでいることが好適である。 Further, it is preferable that the first magnetic pole array and the second magnetic pole array have S poles or N poles alternately arranged.
このようにすれば、簡便に且つ安定して周方向に所定の波長で繰返し変動する磁界を発生することができる。 In this way, it is possible to easily and stably generate a magnetic field that varies repeatedly at a predetermined wavelength in the circumferential direction.
また、前記磁気エンコーダは環状部材であり、
前記第一の磁極列は前記環状部材の内周部に位置し、前記第二の磁極列は前記環状部材の外周部に位置し、
前記磁極の向きは、磁気エンコーダの回転軸と略平行であることが好適である。
The magnetic encoder is an annular member,
The first magnetic pole row is located on an inner peripheral portion of the annular member, and the second magnetic pole row is located on an outer peripheral portion of the annular member;
The direction of the magnetic pole is preferably substantially parallel to the rotation axis of the magnetic encoder.
あるいは、前記磁気エンコーダは環状部材であり、
前記第一の磁極列は前記環状部材の外周部に位置し、前記第二の磁極列は前記環状部材の内周部に位置し、
前記磁極の向きは、磁気エンコーダの回転軸と略平行であることが好適である。
Alternatively, the magnetic encoder is an annular member,
The first magnetic pole row is located on an outer peripheral portion of the annular member, and the second magnetic pole row is located on an inner peripheral portion of the annular member;
The direction of the magnetic pole is preferably substantially parallel to the rotation axis of the magnetic encoder.
このようにすれば、検出手段を環状部材の一方の平面と対向する位置に設けることで、一つの検出手段により高い精度で2つの磁力波形を精度良く検出することができる。 In this way, by providing the detection means at a position facing one plane of the annular member, it is possible to detect two magnetic force waveforms with high accuracy with a single detection means.
あるいは、前記磁気エンコーダは環状部材であり、
前記第一の磁極列は前記環状部材の一方の平面側に位置し、前記第二の磁極列は前記環状部材の他方の平面側に位置し、
前記磁極の向きは、磁気エンコーダの回転軸と略垂直であることが好適である。
Alternatively, the magnetic encoder is an annular member,
The first magnetic pole row is located on one plane side of the annular member; the second magnetic pole row is located on the other plane side of the annular member;
The direction of the magnetic pole is preferably substantially perpendicular to the rotation axis of the magnetic encoder.
このようにすれば、検出手段を環状部材の外周面又は内周面と対向する位置に設けることで、高い精度で2つの磁力波形を精度良く検出することができる。 In this way, by providing the detection means at a position facing the outer peripheral surface or the inner peripheral surface of the annular member, it is possible to detect two magnetic force waveforms with high accuracy.
また、前記第二の磁極列で発生する磁界が実質的にゼロとなる磁気エンコーダの表面に対応する位相において、前記第一の磁極列が発生する磁界は実質的にゼロとなることが好適である。 Further, it is preferable that the magnetic field generated by the first magnetic pole row is substantially zero in a phase corresponding to the surface of the magnetic encoder where the magnetic field generated by the second magnetic pole row is substantially zero. is there.
ここで、磁気エンコーダの表面に対応する位相とは、磁気エンコーダの表面の所定の点
を基準とした場合に、回転軸を中心として磁気エンコーダが磁界を検出する位置と所定の点とがなす角(0〜2π)をいう。
Here, the phase corresponding to the surface of the magnetic encoder is the angle formed by the position where the magnetic encoder detects the magnetic field around the rotation axis and the predetermined point when the predetermined point on the surface of the magnetic encoder is used as a reference. (0 to 2π).
このようにすれば、2つの磁極列によりそれぞれ形成された磁力波形が干渉による波形の欠損を抑えて得られるため、検出手段による正確な回転速度の検出が可能となる。 In this way, the magnetic force waveform formed by each of the two magnetic pole rows can be obtained while suppressing the loss of the waveform due to interference, so that the detection means can accurately detect the rotational speed.
また、前記第一の磁極列及び前記第二の磁極列が発生する磁界が実質的にゼロとなる位相に対応する磁気エンコーダの表面に隣接する、第一の磁極列を構成する第一の磁極と、該第一の磁極と対向する、第二の磁極列を構成する第二の磁極とは同一極であることが好適である。 Further, the first magnetic pole constituting the first magnetic pole row adjacent to the surface of the magnetic encoder corresponding to the phase at which the magnetic field generated by the first magnetic pole row and the second magnetic pole row becomes substantially zero It is preferable that the second magnetic pole constituting the second magnetic pole array facing the first magnetic pole is the same pole.
このようにすれば、2つの磁極列によりそれぞれ形成された磁力波形が干渉による波形の欠損を抑えて得られるため、検出手段による正確な回転速度の検出が可能となる。 In this way, the magnetic force waveform formed by each of the two magnetic pole rows can be obtained while suppressing the loss of the waveform due to interference, so that the detection means can accurately detect the rotational speed.
また、前記第一の磁極列の磁極の数は、前記第二の磁極列の磁極の数の奇数倍であることが好適である。 In addition, it is preferable that the number of magnetic poles of the first magnetic pole row is an odd multiple of the number of magnetic poles of the second magnetic pole row.
このようにすれば、第一の磁極列及び第二の磁極列が発生する磁界が実質的にゼロとなる位相に対応する磁気エンコーダの表面に隣接する、第一の磁極列を構成する第一の磁極と、第一の磁極と対向する、第二の磁極列を構成する第二の磁極とを同一極とすることが磁気エンコーダの全周にわたり可能となり、2つの磁極列によりそれぞれ形成された磁力波形が干渉による波形の欠損を抑えて得られる。そのため、検出手段による正確な回転速度の検出が全周にわたり可能となる。 In this way, the first magnetic pole row constituting the first magnetic pole row adjacent to the surface of the magnetic encoder corresponding to the phase at which the magnetic field generated by the first magnetic pole row and the second magnetic pole row becomes substantially zero. And the second magnetic pole constituting the second magnetic pole array opposite to the first magnetic pole can be made the same pole over the entire circumference of the magnetic encoder, and formed by two magnetic pole arrays, respectively. A magnetic force waveform can be obtained while suppressing waveform loss due to interference. Therefore, accurate detection of the rotational speed by the detection means is possible over the entire circumference.
本発明によれば、低速回転から高速回転まで適用可能な磁気エンコーダを一つの検出手段により検出できる。 According to the present invention, a magnetic encoder applicable from low speed rotation to high speed rotation can be detected by one detection means.
以下に実施例及び図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の機能、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、以下の説明で一度説明した部材についての材質、形状などは、特に改めて記載しない限り初めの説明と同様のものである。 The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the embodiments and the drawings. However, the functions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. . Further, the materials, shapes, etc. of the members once described in the following description are the same as those in the first description unless otherwise described.
図1(a)は、実施例1に係る磁気エンコーダの上面図、図1(b)は、図1(a)のA−A断面図である。 FIG. 1A is a top view of the magnetic encoder according to the first embodiment, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
実施例1に係る磁気エンコーダ1は、磁界の強さを検出する検出手段2に対して相対回転する環状部材である。環状部材の大きさは取り付ける回転部材により適宜選択すればよいが、実施例1では、外径が85mm、内径が68mmの磁気エンコーダについて説明する。
The
検出手段2としては磁気センサを用いている。磁気センサとは、磁気エネルギーを検出対象としたセンサであり、具体的には、電磁誘導作用を応用した磁気ヘッド、差動トランス、磁力を電気に変換する作用を利用したホール素子、MR素子(磁気抵抗効果素子)等が好適である。なお、本実施例においては、エーデーエス製HGM−3000P型ガウスメータを検出手段として、以下説明を行うが、実際に用いることができる検出手段はこれに限定されるものではないことはもちろんである。 A magnetic sensor is used as the detection means 2. A magnetic sensor is a sensor that detects magnetic energy. Specifically, a magnetic head using an electromagnetic induction action, a differential transformer, a Hall element using an action that converts magnetic force into electricity, an MR element ( A magnetoresistive effect element) or the like is preferable. In the present embodiment, the following description will be given using an ADA HGM-3000P Gauss meter as the detection means. However, the detection means that can actually be used are not limited to this.
磁気エンコーダ1は、周方向に第一の波長L1で繰返し変動する磁界を発生する第一の磁極列4と、周方向に前記第一の波長L1より長い第二の波長L2で繰返し変動する磁界を発生する第二の磁極列5と、を有する。そのため、一つの磁気エンコーダ1により磁界の変動周期(波長)が異なる2種類の波形(磁力波形)を発生することができ、部品点数の削減及び取り付けスペースの縮小を図ることができる。また、低速回転から高速回転まで適用可能な単一の磁気エンコーダを提供することができる。
The
第一の磁極列4及び第二の磁極列5は、磁気エンコーダの回転軸6を中心に同心円状に配置されている。また、第一の磁極列4及び第二の磁極列5は共に、S極又はN極である磁極が交互に並んでいる。
The first magnetic pole row 4 and the second
実施例1では、磁気エンコーダ1の両平面3a、3bのうち一方の平面の上方又は下方であって、第一の波長L1で繰返し変動する磁界を検出する検出位置に配置された検出手段2により、周方向に第二の波長L2で繰返し変動する磁界を周方向に第一の波長L1で繰返し変動する磁界と共に検出している。そのため、一つの検出手段により、磁界の変動周期(波長)が異なる2種類の波形(磁力波形)が合成された波形を簡便に検出することができ、部品点数の削減や作業工程の簡略化を達成することができる。
In the first embodiment, the detection means 2 is disposed above or below one of the two
ここで、検出手段2が磁界を検出する検出位置は、周方向に第一の波長L1で繰返し変動する磁界と周方向に第二の波長L2で繰返し変動する磁界とを同時に合成波形として検出できる位置であれば構わない。例えば、磁気エンコーダ1の平面3aの真上からずれた位置であってもよい。
Here, the detection position at which the detecting
より好ましくは、第一の磁極列4と第二の磁極列5との間の領域に近接する位置であるとよい。ここで、第一の磁極列4と第二の磁極列5との間の領域とは、実施例1においては、図8(a)に示すように、磁気エンコーダ1の平面3aにおいて、第一の磁極列4を構成する各磁極により発生した磁界が最大となる位置を周方向に結んだ円周R1と、第二の磁極列5を構成する各磁極により発生した磁界が最大となる位置を連続的に周方向に結んだ円周R2との間の環状の領域Xである。そして、実施例1では、円周R1と円周R2は、それぞれ第一の磁極列4と第二の磁極列5の中央部に位置する。
More preferably, the position is close to the region between the first magnetic pole row 4 and the second
更に好ましくは、円周R1と円周R2との中間部、あるいは、第一の磁極列4と第二の磁極列5との中間部である円周R3近傍に検出手段2を配置するとよい。
More preferably, the detection means 2 may be arranged in the vicinity of the circumference R3, which is an intermediate portion between the circumference R1 and the circumference R2, or an intermediate portion between the first magnetic pole row 4 and the second
このように、第一の磁極列4と第二の磁極列5との間の領域Xに近接する位置で検出することで、2つの磁極列からの磁界の減衰が共に少ない状態でより大きな合成波形を検出することができる。そのため、精度の高い回転速度の検出が可能となる。
In this way, by detecting at a position close to the region X between the first magnetic pole row 4 and the second
なお、実施例1では、第一の磁極列4は80極、第二の磁極列5は16極からなり、第一の磁極列14の磁極数は第二の磁極列15の磁極数の5倍(奇数倍)である。
In the first embodiment, the first magnetic pole row 4 has 80 poles and the second
着磁方法は、外径と内径の形状に対応した80極と16極の金属ヨークを有する電磁石にて行った。ただし、本願発明に係る磁気エンコーダの作製はこの方法に限られるものではなく、異なる極数を有する磁極列をそれぞれ作製できる方法であればよい。 The magnetization method was performed with an electromagnet having 80-pole and 16-pole metal yokes corresponding to the shape of the outer diameter and inner diameter. However, the production of the magnetic encoder according to the present invention is not limited to this method, and any method can be used as long as it can produce magnetic pole arrays having different numbers of poles.
図3は、検出手段2により磁気エンコーダ1の平面3aの上方側から磁界を検出した際の磁気エンコーダの位相とその位置における磁界の強さ(磁力の強さ、磁束密度の大きさ)を示したグラフである。また、検出された波形は図1に示す位相θ6まで示してある。なお、図3では、検出された磁束密度をS極側がプラス、N極側がマイナスとなるように
表記してあり、以下同様である。
FIG. 3 shows the phase of the magnetic encoder and the magnetic field strength at that position (the strength of the magnetic force and the magnitude of the magnetic flux density) when the magnetic field is detected from above the
図3に示す波形は、第一の波長L1で繰返し変動する波形と、第二の波長L2で繰返し変動する波形とが合成された波形である。検出手段2は、例えば、設定したある磁力の閾値(本実施例においては、図3に示す閾値S=約±6及び0)を波形が示した回数をカウントすることによりこの合成波形を検出し、その合成波形の信号をコンピュータやIC等の演算装置に出力する。 The waveform shown in FIG. 3 is a waveform obtained by combining a waveform that repeatedly fluctuates at the first wavelength L1 and a waveform that fluctuates repeatedly at the second wavelength L2. The detection means 2 detects this composite waveform by, for example, counting the number of times the waveform has shown a certain threshold value of magnetic force (threshold value S = approximately ± 6 and 0 shown in FIG. 3 in this embodiment). The composite waveform signal is output to a computing device such as a computer or IC.
演算装置は、第一の磁極列4の一つの磁極に相当する信号を検出してから隣の磁極に相当する信号を検出するまでにかかった時間t1(s)より、磁気エンコーダ1の回転速度を算出する。また、演算装置は、第二の磁極列5の一つの磁極に相当する信号を検出してから隣の磁極に相当する信号を検出するまでにかかった時間t2(s)より、磁気エンコーダ1の回転速度を算出することもできる。
The arithmetic unit calculates the rotational speed of the
具体的には、第一の磁極列は80極あるため、第一の磁極列4により発生した磁界から算出した回転速度は、
60/(80×t1)(rpm)・・・(式1)
である。
Specifically, since the first magnetic pole row has 80 poles, the rotation speed calculated from the magnetic field generated by the first magnetic pole row 4 is
60 / (80 × t1) (rpm) (Formula 1)
It is.
また、第二の磁極列は16極あるため、第二の磁極列5により発生した磁界から算出した回転速度は、
60/(16×t2)(rpm)・・・(式2)
である。
Since the second magnetic pole row has 16 poles, the rotation speed calculated from the magnetic field generated by the second
60 / (16 × t2) (rpm) (Expression 2)
It is.
ここで、演算装置は、検出手段2に内蔵して設けてもよいし、検出手段2と別に設けてもよく、取り付けスペースやコストにより適宜選択できるものである。
Here, the arithmetic unit may be provided in the
このように、低速回転時は第一の磁極列4により発生した磁界から回転速度を検出し、高速回転時は第二の磁極列5により発生した磁界から回転速度を検出することにより、低速回転から高速回転までの広い回転速度域において、一つの検出手段で磁気エンコーダの回転速度を精度良く検出することができる。
In this way, the rotation speed is detected from the magnetic field generated by the first magnetic pole row 4 during low-speed rotation, and the rotation speed is detected from the magnetic field generated by the second
なお、第一の磁極列4は第二の磁極列5に対して内側でも外側でもよいが、より好ましくは、第一の磁極列4は環状部材の外周部に位置し、第二の磁極列5は環状部材の内周部に位置するとよい。これは、第一の磁極列4の磁極数が多いため、周長の長い外径側に配置することで一磁極当たりの体積が増し、磁気エンコーダ作製時の着磁が容易となるからである。また、実施例1では、磁極の向きは、磁気エンコーダの回転軸6と略平行である。ここで、磁極の向きとは、磁極表面の磁力線の向きであり、図1に示す方向である。
The first magnetic pole row 4 may be inside or outside the second
更に、実施例1では、第二の磁極列5で発生する磁界が実質的にゼロとなる磁気エンコーダの表面の外周位置7、内周位置8に対応する位相(例えば図1に示す位相θ1、θ2、θ3)において、第一の磁極列4が発生する磁界は実質的にゼロとなるように配置されている。このように配置することで、2つの磁極列によりそれぞれ形成された磁界の合成波形(磁力波形)が干渉による波形の欠損を抑えて得られるため、検出手段2による正確な回転速度の検出が可能となる。
Furthermore, in the first embodiment, the phases corresponding to the outer peripheral position 7 and the inner peripheral position 8 on the surface of the magnetic encoder where the magnetic field generated in the second
上述の構成に加えて、第一の磁極列4及び第二の磁極列5が発生する磁界が実質的にゼロとなる位相(例えば、図1に示す位相θ1、θ2、θ3)に対応する磁気エンコーダの外周位置7に隣接する、第一の磁極列4を構成する第一の磁極である磁極4a(磁極4b)と、磁極4a(磁極4b)と対向し、内周位置8に隣接する第二の磁極列5を構成する
第二の磁極である磁極5a(磁極5b)とを同一極とするとよい。
In addition to the above-described configuration, the magnetic field corresponding to the phase where the magnetic fields generated by the first magnetic pole row 4 and the second
具体的には、実施例1では、磁極4aと磁極5aをS極、磁極4bと磁極5bをN極とすることで、2つの磁極列によりそれぞれ形成された磁界の合成波形(磁力波形)を干渉による波形の欠損なく得ることができ、検出手段2による正確な回転速度の検出が可能となる。
Specifically, in the first embodiment, the magnetic pole 4a and the magnetic pole 5a are S poles, and the magnetic pole 4b and the
実施例2では、第一の磁極列が112極、第二の磁極列が16からなり、第一の磁極列の磁極数は第二の磁極列の磁極数の7倍(奇数倍)である点が大きく異なる点である。なお、実施例1と同様の構成についての説明は省略する。 In the second embodiment, the first magnetic pole row has 112 poles and the second magnetic pole row has 16, and the number of magnetic poles of the first magnetic pole row is 7 times (odd multiple) the number of magnetic poles of the second magnetic pole row. The point is greatly different. A description of the same configuration as that of the first embodiment is omitted.
図4は、検出手段2により磁気エンコーダ1の平面3aの上方側から磁界を検出した際の磁気エンコーダの位相とその位置における磁界の強さ(磁力の強さ、磁束密度の大きさ)を示したグラフである。また、検出された波形は図1に示す位相θ6まで示してある。
FIG. 4 shows the phase of the magnetic encoder when the magnetic field is detected from the upper side of the
図4に示す波形は、第一の波長L’1で繰返し変動する波形と、第二の波長L2で繰返し変動する波形とが合成された波形である。検出手段2は、この合成波形を検出し、その合計波形の信号をコンピュータやIC等の演算装置に出力する。 The waveform shown in FIG. 4 is a waveform obtained by combining a waveform that repeatedly fluctuates at the first wavelength L′ 1 and a waveform that fluctuates repeatedly at the second wavelength L2. The detection means 2 detects this combined waveform and outputs a signal of the total waveform to a computing device such as a computer or IC.
このように、実施例2においても、2つの磁極列によりそれぞれ形成された磁界の合成波形(磁力波形)を干渉による波形の欠損なく得ることができ、検出手段2による正確な回転速度の検出が可能となる。 As described above, also in the second embodiment, it is possible to obtain a combined waveform (magnetic force waveform) of the magnetic fields respectively formed by the two magnetic pole rows without any waveform loss due to interference, and the detection means 2 can accurately detect the rotational speed. It becomes possible.
なお、実施例1、実施例2の構成にあるように、本願発明では、第一の磁極列4の磁極の数は、前記第二の磁極列5の磁極の数の奇数倍であるとよい。このような構成であれば、第一の磁極列4及び第二の磁極列5が発生する磁界が実質的にゼロとなる位相に対応する磁気エンコーダの表面の位置に隣接する、第一の磁極列を構成する第一の磁極と、第一の磁極と対向する、第二の磁極列5を構成する第二の磁極とを同一極にすることが磁気エンコーダの全周にわたり可能となる。
As in the configurations of the first and second embodiments, in the present invention, the number of magnetic poles of the first magnetic pole row 4 may be an odd multiple of the number of magnetic poles of the second
(比較例1)
比較例1で用いる磁気エンコーダ11は、実施例1と同様、第一の磁極列14は80極、第二の磁極列15は16極である(図7参照)。ただし、第一の磁極列14及び第二の磁極列15が発生する磁界が実質的にゼロとなる位相(例えば、図7に示すθ1、θ2、θ3)に対応する磁気エンコーダの外周位置17に隣接する、第一の磁極列14を構成する第一の磁極である磁極14a(磁極14b)と、磁極14a(磁極14b)と対向し、内周位置18に隣接する第二の磁極列15を構成する第二の磁極である磁極15a(磁極15b)とは異なる極である。
(Comparative Example 1)
In the
上述の磁気エンコーダ11を回転させ、検出手段12により検出すると、図5に示すように、第一の波長L11で繰返し変動する波形と、第二の波長L12で繰返し変動する波形とが合成された波形が検出される。第二の磁極列15により発生したと考えられる磁界による波形では、実施例1と同様に16極検出された。しかし、第一の磁極列14により発生したと考えられる磁界による波形では、実施例1と異なり48極しか検出されなかった。これは、第一の磁極と第二の磁極とが異なる極であるため、第一の磁極と第二の磁極がその強さを共に弱めあってしまい、特に体積が小さい磁極14a、14bによる磁界の強度が低下したためと考えられる。そのため、比較例1に示す構成では、検出手段12では検出できない磁極があるためデータの欠損部が発生してしまう。このため、第一の磁極列14により発生したと考えられる磁界による波形は、回転角θ1につき一波長分のピー
クが欠損するため、正確な連続波形を得ることができず、回転速度を正確に検出することができない。
When the
(比較例2)
比較例2で用いる磁気エンコーダは、実施例2と同様、第一の磁極列は112極、第二の磁極列は16極である。ただし、第一の磁極列及び第二の磁極列が発生する磁界が実質的にゼロとなる位相に対応する磁気エンコーダの表面に隣接する、第一の磁極列を構成する第一の磁極と、第一の磁極と対向する、第二の磁極列を構成する第二の磁極とは異なる極である。
(Comparative Example 2)
The magnetic encoder used in Comparative Example 2 has 112 poles for the first magnetic pole row and 16 poles for the second magnetic pole row, as in the second embodiment. However, the first magnetic pole constituting the first magnetic pole row adjacent to the surface of the magnetic encoder corresponding to the phase where the magnetic field generated by the first magnetic pole row and the second magnetic pole row is substantially zero, and The second magnetic pole is different from the second magnetic pole constituting the second magnetic pole row and facing the first magnetic pole.
上述の磁気エンコーダを回転させ、検出手段により検出すると、図6に示すように、第一の波長L’11で繰返し変動する波形と、第二の波長L12で繰返し変動する波形とが合成された波形が検出される。第二の磁極列により発生したと考えられる磁界による波形では、実施例2と同様に16極検出された。しかし、第一の磁極列により発生したと考えられる磁界による波形では、実施例2と異なり80極しか検出されなかった。これは、第一の磁極と第二の磁極とが異なる極であるため、第一の磁極と第二の磁極がその強さを共に弱めあってしまい、特に体積が小さい磁極による磁界の強度が低下したためと考えられる。そのため、比較例2に示す構成では、検出手段では検出できない磁極があるためデータの欠損部が発生してしまう。このため、第一の磁極列により発生したと考えられる磁界による波形は、回転角θ1につき一波長分のピークが欠損するため、正確な連続波形を得ることができず、回転速度を正確に検出することができない。 When the above magnetic encoder is rotated and detected by the detection means, as shown in FIG. 6, a waveform that repeatedly fluctuates at the first wavelength L′ 11 and a waveform that fluctuates repeatedly at the second wavelength L12 are synthesized. A waveform is detected. In the waveform due to the magnetic field considered to be generated by the second magnetic pole row, 16 poles were detected as in Example 2. However, unlike the second embodiment, only 80 poles were detected in the waveform due to the magnetic field considered to be generated by the first magnetic pole row. This is because the first magnetic pole and the second magnetic pole are different poles, so the first magnetic pole and the second magnetic pole both weaken their strength. This is thought to be due to a decline. For this reason, in the configuration shown in Comparative Example 2, there is a magnetic missing portion that cannot be detected by the detecting means, so that a data loss portion occurs. For this reason, the waveform due to the magnetic field that is thought to be generated by the first magnetic pole array lacks a peak for one wavelength per rotation angle θ1, so an accurate continuous waveform cannot be obtained, and the rotation speed is accurately detected. Can not do it.
図2(a)は、実施例3に係る磁気エンコーダの側面図である。また、図2(b)は図2(a)の磁気エンコーダをB方向からみた上面図、図2(c)は、図2(a)の磁気エンコーダをC方向からみた上面図である。 FIG. 2A is a side view of the magnetic encoder according to the third embodiment. 2B is a top view of the magnetic encoder of FIG. 2A viewed from the B direction, and FIG. 2C is a top view of the magnetic encoder of FIG. 2A viewed from the C direction.
実施例3で用いる磁気エンコーダ21は、第一の磁極列24が環状部材の一方の平面29側に位置し、第二の磁極列25は環状部材の他方の平面30側に位置することが特徴である。実施例3では、磁極の向きは、磁気エンコーダの回転軸26と略垂直である。ここで、磁極の向きとは、磁極表面の磁力線の向きであり、図2(a)〜図2(c)に示す方向である。
The
磁気エンコーダ21は、磁界の強さを検出する検出手段22に対して相対回転する環状部材である。
The
磁気エンコーダ21は、周方向に第一の波長L3で繰返し変動する磁界を発生する第一の磁極列24と、周方向に前記第一の波長L3より長い第二の波長L4で繰返し変動する磁界を発生する第二の磁極列25と、を有する。そのため、一つの磁気エンコーダ21により磁界の変動周期(波長)が異なる2種類の波形(磁力波形)を発生することができ、部品点数の削減及び取り付けスペースの縮小を図ることができる。また、低速回転から高速回転まで適用可能な単一の磁気エンコーダを提供することができる。
The
第一の磁極列24及び第二の磁極列25は、磁気エンコーダの回転軸26を中心に同心円状に配置されている。また、第一の磁極列24及び第二の磁極列25は共に、S極又はN極である磁極が交互に並んでいる。
The first
実施例3では、磁気エンコーダ21の外周面31又は内周面32の外側又は内側であって、第一の波長L3で繰返し変動する磁界を検出する検出位置に配置された検出手段22により、周方向に第二の波長L4で繰返し変動する磁界を周方向に第一の波長L3で繰返
し変動する磁界と共に検出している。そのため、一つの検出手段により、磁界の変動周期(波長)が異なる2種類の波形(磁力波形)が合成された波形を簡便に検出することができ、部品点数の削減や作業工程の簡略化を達成することができる。
In the third embodiment, the
ここで、検出手段22が磁界を検出する検出位置は、周方向に第一の波長L3で繰返し変動する磁界と周方向に第二の波長L4で繰返し変動する磁界とを同時に合成波形として検出できる位置であれば構わない。例えば、磁気エンコーダ1の周面の内側あるいは外側からずれた位置であってもよい。
Here, the detection position at which the detecting
より好ましくは、第一の磁極列24と第二の磁極列25との間の領域に近接する位置であるとよい。ここで、第一の磁極列24と第二の磁極列25との間の領域とは、実施例3においては、図8(b)に示すように、磁気エンコーダ1の外周面31において、第一の磁極列24を構成する各磁極により発生した磁界が最大となる位置を周方向に結んだ円周R11と、第二の磁極列25を構成する各磁極により発生した磁界が最大となる位置を連続的に周方向に結んだ円周R12との間の環状の領域Yである。そして、実施例3では、円周R11と円周R12は、それぞれ第一の磁極列24と第二の磁極列25の中央部に位置する。
More preferably, the position is close to the region between the first
更に好ましくは、円周R11と円周R12との中間部、あるいは、前記第一の磁極列と前記第二の磁極列との中間部である円周R13近傍に検出手段22を配置するとよい。 More preferably, the detection means 22 may be disposed in the vicinity of the circumference R13, which is an intermediate portion between the circumference R11 and the circumference R12, or an intermediate portion between the first magnetic pole row and the second magnetic pole row.
このように、第一の磁極列24と第二の磁極列25との間の領域Yに近接する位置で検出することで、2つの磁極列からの磁界の減衰が共に少ない状態でより大きな合成波形を検出することができる。そのため、精度の高い回転速度の検出が可能となる。
In this way, by detecting at a position close to the region Y between the first
なお、実施例3では、第一の磁極列24は80極、第二の磁極列25は16極からなり、第一の磁極列24の磁極数は第二の磁極列25の磁極数の5倍(奇数倍)である。
In Example 3, the first
また、実施例3では、第一の磁極列24が発生する磁界は、第二の磁極列25で発生する磁界が実質的にゼロとなる磁気エンコーダの表面の位置27、28に対応する位相(例えば、図2に示す位相θ11、θ12、θ13)において、実質的にゼロとなるように配置されている。このように配置することで、2つの磁極列によりそれぞれ形成された磁界の合成波形(磁力波形)が干渉による波形の欠損を抑えて得られるため、検出手段22による正確な回転速度の検出が可能となる。
In the third embodiment, the magnetic field generated by the first
上述の構成に加えて、第一の磁極列24及び第二の磁極列25が発生する磁界が実質的にゼロとなる位相(例えば、図2に示すθ11、θ12、θ13)に対応する磁気エンコーダの表面の位置27に隣接する第一の磁極列24を構成する磁極24a(磁極24b)と、磁極24a(磁極24b)と対向し、表面の位置28に隣接する第二の磁極列25を構成する磁極25a(磁極25b)とを同一極とするとよい。
In addition to the above-described configuration, the magnetic encoder corresponding to the phase (for example, θ11, θ12, θ13 shown in FIG. 2) in which the magnetic fields generated by the first
具体的には、実施例3では、磁極24aと磁極25aをS極、磁極24bと磁極25bをN極とすることで、2つの磁極列によりそれぞれ形成された磁力波形を干渉による波形の欠損なく得ることができ、検出手段22による正確な回転速度の検出が可能となる。
Specifically, in the third embodiment, the
1 磁気エンコーダ
2 検出手段
4 第一の磁極列
4a、4b 磁極(第一の磁極)
5 第二の磁極列
5a、5b 磁極(第二の磁極)
6 回転軸
7 平面
L1 第一の波長
L2 第二の波長
DESCRIPTION OF
5 Second
6 Rotating axis 7 Plane L1 First wavelength L2 Second wavelength
Claims (11)
周方向に第一の波長で繰返し変動する磁界を発生する第一の磁極列と、周方向に前記第一の波長より長い第二の波長で繰返し変動する磁界を発生する第二の磁極列とを有する磁気エンコーダの検出方法であって、
前記検出手段により、前記第一の波長で繰返し変動する磁界を検出する検出位置で、前記第二の波長で繰返し変動する磁界を前記第一の波長で繰返し変動する磁界と共に検出することを特徴とする磁気エンコーダの検出方法。 Rotating relative to the detection means for detecting the strength of the magnetic field,
A first magnetic pole array that generates a magnetic field that varies repeatedly at a first wavelength in the circumferential direction; and a second magnetic pole array that generates a magnetic field that varies repeatedly at a second wavelength longer than the first wavelength in the circumferential direction; A magnetic encoder detection method comprising:
The detection means detects a magnetic field repeatedly changing at the second wavelength together with a magnetic field repeatedly changing at the first wavelength at a detection position for detecting the magnetic field repeatedly changing at the first wavelength. Method for detecting magnetic encoder.
周方向に第一の波長で繰返し変動する磁界を発生する第一の磁極列と、周方向に前記第一の波長より長い第二の波長で繰返し変動する磁界を発生する第二の磁極列とを有し、
前記第一の磁極列及び前記第二の磁極列は同心円状に配置されている磁気エンコーダの検出方法であって、
前記検出手段により、前記第一の波長で繰返し変動する磁界を検出する検出位置で、前記第二の波長で繰返し変動する磁界を前記第一の波長で繰返し変動する磁界と共に検出することを特徴とする磁気エンコーダの検出方法。 Rotating relative to the detection means for detecting the strength of the magnetic field,
A first magnetic pole array that generates a magnetic field that varies repeatedly at a first wavelength in the circumferential direction; and a second magnetic pole array that generates a magnetic field that varies repeatedly at a second wavelength longer than the first wavelength in the circumferential direction; Have
The first magnetic pole array and the second magnetic pole array are detection methods of a magnetic encoder arranged concentrically,
The detection means detects a magnetic field repeatedly changing at the second wavelength together with a magnetic field repeatedly changing at the first wavelength at a detection position for detecting the magnetic field repeatedly changing at the first wavelength. Method for detecting magnetic encoder.
前記第一の磁極列は前記環状部材の内周部に位置し、前記第二の磁極列は前記環状部材の外周部に位置し、
前記磁極の向きは、磁気エンコーダの回転軸と略平行であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の磁気エンコーダの検出方法。 The magnetic encoder is an annular member;
The first magnetic pole row is located on an inner peripheral portion of the annular member, and the second magnetic pole row is located on an outer peripheral portion of the annular member;
The magnetic encoder detection method according to claim 1, wherein the direction of the magnetic pole is substantially parallel to a rotation axis of the magnetic encoder.
前記第一の磁極列は前記環状部材の外周部に位置し、前記第二の磁極列は前記環状部材の内周部に位置し、
前記磁極の向きは、磁気エンコーダの回転軸と略平行であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の磁気エンコーダの検出方法。 The magnetic encoder is an annular member;
The first magnetic pole row is located on an outer peripheral portion of the annular member, and the second magnetic pole row is located on an inner peripheral portion of the annular member;
The magnetic encoder detection method according to claim 1, wherein the direction of the magnetic pole is substantially parallel to a rotation axis of the magnetic encoder.
前記第一の磁極列は前記環状部材の一方の平面側に位置し、前記第二の磁極列は前記環状部材の他方の平面側に位置し、
前記磁極の向きは、磁気エンコーダの回転軸と略垂直であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の磁気エンコーダの検出方法。 The magnetic encoder is an annular member;
The first magnetic pole row is located on one plane side of the annular member; the second magnetic pole row is located on the other plane side of the annular member;
6. The magnetic encoder detection method according to claim 1, wherein the direction of the magnetic pole is substantially perpendicular to a rotation axis of the magnetic encoder.
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