JPH0688705A - 磁気ロータリエンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検出精度が高く、組立が容易な磁気ロータリ
エンコーダを提供。 【構成】 ＡＣサーボモータ１０の回転軸１１に連設さ
れ、該モータ１０の回転子の極数に応じて磁極が着磁さ
れた信号記録磁石３と、この信号記録磁石３に一定間隔
を介して対向配置され、前記磁極の位置を検出し、これ
に応じた３相の検出信号を出力する磁気センサ６ａ〜６
ｃと、前記磁気センサ６ａ〜６ｃの前記信号記録磁石３
との対向面と反対側に設置される鉄板５ｃとを設けた。
これにより、信号記録磁石３から発せられる磁束は、鉄
板５ｃに引きつけられ、該モータ１０の回転に伴って磁
気センサ６ａ〜６ｃを垂直に横切るようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＡＣサーボモータの
回転子の磁極位置を検出する磁気ロータリエンコーダに
関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、ＡＣサーボモータの回転
軸の回転角度や回転子の磁極位置を検出するのに磁気ロ
ータリエンコーダが用いられている。図５は、従来の磁
気ロータリエンコーダの一例を示す側面図である。同図
において、１は円板状の信号記録媒体であり、ＡＣサー
ボモータ１０の回転軸１１に取り付けられている。この
信号記録媒体１の外周面には、その全周にわたってピッ
チ信号トラックＴｐが設けられており、一定波長の正弦
波状の磁気情報が繰り返し記録されている。

【０００３】２は磁気抵抗素子から構成される磁気セン
サであり、信号記録媒体１の外周面と一定のギャップを
隔てて対向配置されている。この磁気センサ２は、信号
記録媒体１の回転によりピッチ信号トラックＴｐから磁
界の変化を受けると、互いに位相がπ／２ずれた２相の
検出信号ｓｉｎθ（Ａ相）およびｃｏｓθ（Ｂ相）を出
力するようになっている。

【０００４】３は円板状の信号記録磁石であり、上記信
号記録媒体１の上に遮磁板４を介して載置され、回転軸
１１の上端に取り付けられている。この信号記録磁石３
は、ＡＣサーボモータ１０の図示せぬ回転子の磁極位置
に対応して着磁されている。また、５はガラスエポキシ
等の非磁性体からなる回路基板５であり、信号記録磁石
３の上面と一定のギャップを隔てて対向配置されてい
る。この回路基板５の信号記録磁石３との対向面５Ｓに
は、磁気抵抗素子あるいはホール素子から構成される磁
気センサ６ａ〜６ｃが配設されると共に、図示せぬ検出
回路が設けられている。

【０００５】ここで、磁気センサ６ａ〜６ｃと信号記録
磁石３との位置関係を図６に示す。同図は、対向面５Ｓ
から見た信号記録磁石３の平面図である。この図に示す
ように、信号記録磁石３は、扇形状のＮ極およびＳ極が
交互に配列されるようにして４極に着磁されている。ま
た、磁気センサ６ａ〜６ｃは、回転軸１１を中心に互い
に１２０°の間隔になるよう位置決めされ、信号記録磁
石３に対向配置されている。

【０００６】このような構成により、ＡＣサーボモータ
１０が駆動され、回転軸１１に伴って信号記録媒体１が
回転すると、磁気センサ２は、ピッチ信号トラックＴｐ
から受ける磁界の変化により、既述した２相の検出信号
を出力し、これら２相の検出信号が図示せぬ検出回路に
取り込まれることにより、回転軸１１の回転方向と回転
角度とが検出される。

【０００７】また、モータ１０の駆動に伴って信号記録
磁石３が回転すると、回路基板５上の磁気センサ６ａ〜
６ｃに対し磁極の位置が相対的に変化する。これによ
り、各磁気センサ６ａ〜６ｃは磁界の変化を受ける。こ
の磁界の変化に応じて、磁気センサ６ａ〜６ｃは、図７
に示すＵ相、Ｖ相、Ｗ相の信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗをそれ
ぞれ出力する。同図において、各信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ
は、各々信号記録磁石３の磁極の位置に対応して９０°
毎にレベル変化し、かつ互いに位相が６０°ずつずれた
信号になっている。このような３相の検出信号が上記回
路基板５上の検出回路に取り込まれ、ＡＣサーボモータ
１０の図示せぬ回転子の磁極位置が検出されることにな
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記信号記
録磁石３から発生される磁束Ｍは、図８の側面図に示す
ように、Ｎ極からＳ極へ向かってカーブ状にのびてい
る。したがって、図９の展開図に示すように、例えば磁
気センサ６ａに対向する磁極がＮ極からＳ極へ、あるい
はＳ極からＮ極へ移る際には、磁束Ｍが磁気センサ６ａ
を垂直に横切らず、斜めに横切るようになる。このた
め、例えば磁気センサ６ａから出力されるＵ相信号Ｓｕ
は、図１０に示すように、Ｎ極からＳ極へ移る際の立ち
上がりＥ１と、Ｓ極からＮ極へ移る際の立ち下がりＥ２
において傾斜が緩やかになる（図示Ａ）。このことは、
他の磁気センサ６ｂ，６ｃから出力されるＶ相、Ｗ相の
信号Ｓｖ，Ｓｗにおいても同様である。従来、これによ
り上記回転子の磁極位置の検出精度が低下していた。

【０００９】一方、こうした検出精度の低下を解消する
ため、従来、磁束Ｍが磁気センサ６ａ〜６ｃを垂直に横
切るよう該磁気センサ６ａ〜６ｃと信号記録磁石３との
間隔を狭くすることも考えられたが、このことは、装置
を構成する際の高い組立精度を要求するという別の問題
を招致してしまう。

【００１０】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、検出精度が高く、しかも組立が容易な磁気ロ
ータリエンコーダを提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、上述した課
題を解決するために、交流電動機の回転軸に連設され、
該電動機の回転磁極数に応じて定まる位相位置が磁気的
に記録された位相記録媒体と、前記位相記録媒体に一定
間隔を介して対向配置され、前記位相位置を検出する位
相検出手段と、前記位相検出手段の前記位相記録媒体と
の対向面と反対側に配置された磁性体とを具備すること
を特徴としている。

【００１２】

【作用】この発明によれば、位相記録媒体が、交流電動
機の駆動に伴って回転し、位相検出手段が、この回転に
よって変化する該電動機の回転磁極の位相位置を位相記
録媒体から検出する。このとき、磁性体と位相記録媒体
との間に磁気回路が形成され、該位相記録媒体から発せ
られる磁束が位相検出手段の側に引きつけられる。これ
により、該磁束は、位相記録媒体の回転に伴って位相検
出手段を垂直に横切るようになる。この結果、位相位置
の検出精度が向上する。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
ついて説明する。図１はこの発明の一実施例による磁気
ロータリエンコーダの磁気センサの構成を示す平面図で
ある。この図において、図５に示す各部と共通する部分
には、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、
この図に示す実施例が図５に示した従来例と異なる点
は、回路基板５が、薄く構成された表面実装のガラスエ
ポキシ基板５ａ、絶縁層５ｂおよび鉄板５ｃから構成さ
れていることである。

【００１４】このような構成によれば、信号記録磁石３
のＮ極から発生される磁束Ｍは、図２に示すように、鉄
板５ｃに引きつけられて該鉄板５ｃ内を通過した後、Ｓ
極に向かう磁気回路が形成される。これにより、磁束Ｍ
は、例えば図示する磁気センサ６ａを垂直に横切るよう
になる。この結果、磁気センサ６ａから出力されるＵ相
信号Ｓｕは、図３に示すように、その立ち上がりＥ１と
立ち下がりＥ２において傾斜が鋭くなる（図示Ｂ）。こ
のことは、他の磁気センサ６ｂ，６ｃにおいても同様に
いえることである。また、この場合、鉄板５ｃ内を通過
する磁束は、絶縁層５ｂにより遮られるため、ガラスエ
ポキシ基板５ａに悪影響を及ぼすことはない。

【００１５】そして、このような各相の信号Ｓｕ，Ｓ
ｖ，Ｓｗがガラスエポキシ基板５ａ上の検出回路に供給
されることにより、ＡＣサーボモータ１０の図示せぬ回
転子の磁極位置が高精度に検出されることになる。ま
た、この結果として、磁気センサ６ａ〜６ｃと信号記録
磁石３との間隔を狭くする必要がなくなり、装置を構成
する際の組立が容易になる。

【００１６】次に、この発明の第２実施例による磁気ロ
ータリエンコーダの構成を図４に示す。同図において、
図１に示す各部と共通する部分には、同一の符号を付
し、その説明を省略する。また、この図に示す実施例が
図１に示した第１実施例と異なる点は、絶縁層５ｂに替
えて、両面実装のガラスエポキシ基板５ｄの上に絶縁材
からなるスペーサ７を用いて空間ＳＰを介した状態で厚
さ１〜２ｍｍの鉄板５ｅを載置していることである。こ
のような構成により、上記第１実施例と同様の効果が得
られることになる。

【００１７】また、この実施例によれば、ガラスエポキ
シ基板５ｄの背面にスルーホールを通すことにより、端
子が突出している場合にも対応可能になるため、より汎
用性の高い装置構成が可能になる。

【００１８】なお、上述した第１および第２実施例で
は、磁気回路を形成するために、鉄板５ｃ，５ｅを使用
しているが、これに限らず、例えばフェライト等の他の
磁性体を使用しても良い。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、位相記録媒体が、交流電動機の駆動に伴って回転
し、位相検出手段が、この回転によって変化する該電動
機の回転磁極の位相位置を位相記録媒体から検出する。
このとき、磁性体と位相記録媒体との間に磁気回路が形
成され、該位相記録媒体から発せられる磁束が位相検出
手段の側に引きつけられる。これにより、該磁束は、位
相記録媒体の回転に伴って位相検出手段を垂直に横切る
ようになる。この結果、位相位置の検出精度が向上する
ので、回転子の磁極位置の検出精度が向上すると共に、
位相記録媒体と位相検出手段との間隔を狭くする必要が
なくなり、装置の組立が容易になるという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の第１実施例による磁気ロータリエ
ンコーダの構成を示す側面図である。

【図２】 同実施例において、信号記録磁石と対向面と
を展開して示した図である。

【図３】 同実施例において、磁気センサから出力され
るＵ相信号を示す図である。

【図４】 この発明の第２実施例による磁気ロータリエ
ンコーダの構成を示す側面図である。

【図５】 従来の磁気ロータリエンコーダの一例を示す
側面図である。

【図６】 従来の磁気センサと信号記録磁石の磁極との
位置関係を示す平面図である。

【図７】 従来の磁気センサのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の信号
を示す図である。

【図８】 従来の信号記録磁石から発生される磁束を示
す側面図である。

【図９】 従来の信号記録磁石を展開して示した図であ
る。

【図１０】 従来の磁気センサ出力Ｕ相信号を示す図で
ある。

【符号の説明】

１……信号記録媒体、３……信号記録磁石、５ａ，５ｄ
……ガラスエポキシ基板、５ｂ……絶縁層、５ｃ，５ｅ
……鉄板、６ａ〜６ｃ……磁気センサ、７……スペーサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 好典 静岡県浜松市中沢町10番１号 ヤマハ株式 会社内 (72)発明者 山下 正芳 静岡県浜松市中沢町10番１号 ヤマハ株式 会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電動機の回転軸に連設され、該電動
   機の回転磁極数に応じて定まる位相位置が磁気的に記録
   された位相記録媒体と、 前記位相記録媒体に一定間隔を介して対向配置され、前
   記位相位置を検出する位相検出手段と、 前記位相検出手段の前記位相記録媒体との対向面と反対
   側に配置された磁性体と、 を具備することを特徴とする磁気ロータリエンコーダ。