CN104931075A - 编码器、机电装置、机器人以及铁路车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供编码器、机电装置、机器人以及铁路车辆。其中，编码器具备M极(M是偶数)磁铁体、和具有2个磁敏轴方向的2轴磁传感器电路。构成磁铁体的各个小磁铁在与2轴磁传感器电路的磁敏面交叉的方向被磁化。

Description

编码器、机电装置、机器人以及铁路车辆

技术领域

本发明涉及使用了磁传感器的编码器以及使用了该编码器的各种装置。

背景技术

作为使用了磁传感器的编码器，已知有专利文献1所记载的旋转编码器。在旋转编码器的旋转体，在其中心设置有第一磁体，在外周侧设置有环状的多个第二磁体。另外，在与旋转体对置的固定体上设置有检测第一磁体的磁场的第一磁敏元件、和检测第二磁体的磁场的第二磁敏元件。第一磁敏元件和第二磁敏元件分别由设置于相互正交的方向的2个磁阻抗图案构成。为了通过磁阻抗图案适当地检测磁场，以第一磁体以及第二磁体沿着朝向磁敏元件的方向(即与旋转轴平行的方向)被磁化，并被配置成其磁化面(与磁化方向正交的面)与磁敏元件对置。但是，使用这些第一磁敏元件与第二磁敏元件不能够检测绝对的旋转角度。因此，为了检测绝对的旋转角度，在固定体上设置有以90度的角度配置的2个霍尔元件。

专利文献1：日本特开2012－112707号公报

但是，在上述的以往的编码器中，由于使用磁阻抗图案来检测磁场，所以根据磁阻抗图案的阻抗的精度而限制了旋转角度的检测精度。一般地，提高磁阻抗图案的阻抗的精度很困难。因此，希望能够更高精度地检测旋转角度的技术。另外，并不限于旋转角度，一般地，希望能够高精度地检测位置的编码器。并且，关于机电装置，也希望能够使用编码器高精度地进行位置检测的技术。

发明内容

本发明是为了解决上述的课题的至少一部分而完成的，能够作为以下的方式来实现。

(1)根据本发明的一方式，提供测定相对于第一部件沿着规定的移动方向移动的第二部件的位置的编码器。该编码器具备：M极(M是偶数)的磁铁体，其包含设置于上述第二部件的多个小磁铁；以及2轴磁传感器电路，其距离上述磁铁体的表面具有一定的间隙地配置在上述第一部件上，生成表示上述第二部件相对于上述第一部件的位置的位置信号并输出。上述2轴磁传感器电路具有2个磁敏轴方向。构成上述磁铁体的各个小磁铁在与上述2轴磁传感器电路的磁敏面交叉的方向上被磁化。

根据该编码器，使用2轴磁传感器电路，所以能够高精度地进行位置检测。另外，构成磁铁体的各个小磁铁在与2轴磁传感器电路的磁敏面交叉的方向上被磁化，所以能够通过2轴磁传感器电路检测小磁铁的较强的磁场，其结果，能够进行高精度的位置检测。

(2)在上述编码器中，也可以为上述2轴磁传感器电路包含：多个X轴霍尔元件，它们用于测定沿着相互正交的X轴和Y轴中的上述X轴的磁场；以及多个Y轴霍尔元件，其测定沿着上述Y轴的磁场，根据上述多个X轴霍尔元件的输出信号和上述多个Y轴霍尔元件的输出信号，生成表示上述第二部件相对于上述第一部件的位置的位置信号并输出。

根据该结构，作为2轴磁传感器电路的多个霍尔元件的输出，能够得到磁失真较少的正弦波状的输出，能够基于这些磁失真较少的正弦波状输出高精度地进行位置检测。

(3)在上述编码器中，上述多个X轴传感器元件也可以包含沿着上述X轴配置在相互偏离的部位的第一组X轴霍尔元件和第二组X轴霍尔元件。另外，上述多个Y轴传感器元件也可以包含沿着上述Y轴配置在相互偏离的部位的第一组Y轴霍尔元件和第二组Y轴霍尔元件。上述2轴磁传感器电路进行下述动作：(a)通过取上述第一组X轴霍尔元件的输出信号和上述第二组X轴霍尔元件的输出信号的差，生成正弦波信号，(b)通过取上述第一组Y轴霍尔元件的输出信号和上述第二组Y轴霍尔元件的输出信号的差，生成余弦波信号，(c)根据上述正弦波信号和上述余弦波信号，生成表示上述第二部件相对于上述第一部件的位置的上述位置信号。

根据该结构，在2轴磁传感器电路的设置位置、由磁铁的磁通畸变引起的磁极位置略微错位的情况下，也能够进行准确的位置检测。

(4)在上述编码器中，也可以为上述第二部件是旋转体，上述磁铁体由相互在相反方向上被磁化的2个小磁铁构成的部件。

根据该结构，通过利用2轴磁传感器电路的霍尔元件检测由2个小磁铁构成的磁铁体的磁场，能够得到磁失真较少的正弦波状的输出。

(5)在上述编码器中，也可以为上述第二部件是旋转体，上述磁铁体包含多组由相互在相反方向被磁化的2个小磁铁构成的小磁铁对，上述多组小磁铁对沿着围绕上述旋转体的旋转轴的圆形的轨道配置。

根据该结构，能够进一步提高编码器的位置检测精度。

(6)在上述编码器中，各个小磁铁具有长方体形状，

各小磁铁对也可以具有2个小磁铁，和通过覆盖上述2个小磁铁的周围的至少一部分使上述小磁铁对的整体的形状成为等边梯形棱柱形状的覆盖部件。

根据该结构，能够容易地制成使用了多个小磁铁对的位置检测精度较高的编码器。

(7)在上述编码器中，上述小磁铁也可以由强磁性薄膜形成。

根据该结构，能够利用小型且强力的小磁铁，所以能够提高位置检测精度，并且使编码器整体紧凑。

(8)根据本发明的其他方式，提供一种机电装置。该机电装置具备：编码器，其与上述机电装置的转子连接；以及控制部，其控制上述机电装置的动作。

根据该机电装置，能够高精度地进行机电装置的转子的位置检测。

(9)也可以为上述机电装置是具有2相电磁线圈的AC无刷马达，上述控制部具有驱动信号生成部，该驱动信号生成部根据从上述编码器的上述2轴磁传感器电路输出的上述正弦波信号以及上述余弦波信号， 生成上述2相电磁线圈的驱动信号。

根据该结构，根据从一个2轴磁传感器电路输出的正弦波信号以及上述余弦波信号生成2相驱动信号，所以能够防止由磁传感器的位置偏移等引起的驱动信号的相位偏移。

(10)根据本发明的一方式，提供一种测定相对于第一部件沿着规定的移动方向移动的第二部件的位置的编码器。该编码器具备：M1极(M1是4以上的偶数)的第一磁铁体，其包含设置于上述第二部件的多个第一小磁铁；M2极(M2是2以上的偶数)的第二磁铁体，其包含设置于上述第二部件的多个第二小磁铁；第一2轴磁传感器电路，其距离上述第一磁铁体的表面具有一定的间隙地配置在上述第一部件上；第二2轴磁传感器电路，其距离上述第二磁铁体的表面具有一定的间隙地配置在上述第一部件上；以及位置信号生成部，其对上述第一2轴磁传感器电路和上述第二2轴磁传感器电路的输出信号进行处理。上述第一2轴磁传感器电路和上述第二2轴磁传感器电路分别具有2个磁敏轴方向。构成上述第一磁铁体的各个第一小磁铁在与上述第一2轴磁传感器电路的磁敏面交叉的方向被磁化，构成上述第二磁铁体的各个第二小磁铁在与上述第二2轴磁传感器电路的磁敏面交叉的方向被磁化。上述位置信号生成部根据上述第一2轴磁传感器电路的第一磁角输出、和上述第二2轴磁传感器电路的第二磁角输出，生成表示上述第二部件相对于上述第一部件的位置的位置信号。

根据该编码器，使用2轴磁传感器电路，所以能够高精度地进行位置检测。另外，位置信号生成部根据第一2轴磁传感器电路的第一磁角输出和第二2轴磁传感器电路的第二磁角输出生成位置信号，所以与使用一个2轴磁传感器电路的情况相比能够进一步高精度地进行位置检测。并且，构成各磁铁体的各个小磁铁在与2轴磁传感器电路的磁敏面交叉的方向上被磁化，所以能够通过2轴磁传感器电路检测小磁铁的较强的磁场，其结果，能够进行高精度地位置检测。

(11)在上述编码器中，也可以为上述第一2轴磁传感器电路和上述第二2轴磁传感器电路分别包含：用于测定沿着相互正交的X轴和Y轴中的上述X轴的磁场的多个X轴传感器元件；以及用于测定沿着上述Y轴的磁场的多个Y轴传感器元件。

根据该结构，作为2轴磁传感器电路的多个霍尔元件的输出，能够得到磁失真较少的正弦波状的输出，能够基于这些磁失真较少的正弦波状输出高精度地进行位置检测。

(12)在上述编码器中，也可以为上述整数M1、M2是M1/2和M2/2为互质的整数，上述位置信号生成部根据上述第一2轴磁传感器的第一磁角输出和上述第二2轴磁传感器的第二磁角输出生成上述位置信号。

根据该结构，根据第一2轴磁传感器的第一磁角输出和第二2轴磁传感器的第二磁角输出，能够高精度地检测相对于第一部件的第二部件的位置。

(13)在上述编码器中，上述整数M1等于2^Q+1(Q是1以上的整数)，上述整数M2等于2，上述第一2轴磁传感器电路的第一磁角输出是表示上述第二部件相对于上述第一部件的相对位置的N1位(N1是2以上的整数)的数字信号，上述第二2轴磁传感器电路的第二磁角输出是表示上述第二部件相对于上述第一部件的相对位置的N2位(N2是2以上的整数)的数字信号，上述位置信号生成部作为上述位置信号生成将上述第二磁角输出的最上位Q位配置为最上位，并且将上述第一磁角输出的N1位配置在上述第二磁角输出的上述最上位Q位的下面的(N1+Q)位的信号。

根据该结构，通过对第二磁角输出的最上位Q位、和第一磁角输出的N1位进行组合能够增加位置信号的位数，所以能够进行高精度(高分辨率)的位置检测。

(14)在上述编码器中，也可以为上述位置信号生成部在随着上述第二部件的移动上述第一2轴磁传感器电路的上述第一磁角输出和上述第二2轴磁传感器电路的上述第二磁角输出一起增加时，以上述第一磁角输出从上述第一磁角输出的最大值返回到最小值的时机、与上述第二磁角输出的上述最上位Q位自加1的时机一致的方式，根据上述第一磁角输出对上述第二磁角输出的上述最上位Q位进行修正，并使用上述修正后的上述第二磁角输出的上述最上位Q位，生成上述(N1+Q)位的上述位置信号。

根据该结构，在第二磁角输出中存在不能忽略的程度的误差的情况下，通过对第二磁角输出的最上位Q位和第一磁角输出的N1位进行组合，能够得到正确的位置信号。

(15)在上述编码器中，也可以为上述第二部件是旋转体，上述第一磁铁体包含多组由相互在相反方向上被磁化的2个第一小磁铁构成的小磁铁对，上述多组小磁铁对沿着围绕上述旋转体的旋转轴的圆形的轨道配置。

根据该结构，能够进一步提高编码器的位置检测精度。

(16)在上述编码器中，也可以为各个第一小磁铁具有长方体形状，各小磁铁对具有2个第一小磁铁、和通过覆盖上述2个第一小磁铁的周围的至少一部分而使上述小磁铁对的整体的形状成为等边梯形棱柱形状的覆盖部件。

根据该结构，能够容易地制成使用了多个小磁铁对的位置检测精度较高的编码器。

(17)在上述编码器中，也可以为上述第一小磁铁和上述第二小磁铁的至少一方由强磁性薄膜形成。

根据该结构，能够利用小型且强力的小磁铁，所以能够提高位置检测精度，并且使编码器整体紧凑。

(18)根据本发明的其他的方式，提供一种机电装置。该机电装置具备：编码器，其与上述机电装置的转子连接；以及控制部，其控制上述机电装置的动作。

根据该机电装置，能够高精度地进行机电装置的转子的位置检测。

(19)也可以为上述机电装置是具有2相电磁线圈的AC无刷马达，上述控制部具有驱动信号生成部，该驱动信号生成部根据从上述编码器的上述第一2轴磁传感器电路输出的上述正弦波信号以及上述余弦波信号，生成上述2相电磁线圈的驱动信号。

根据该结构，根据从一个2轴磁传感器电路输出的正弦波信号以及 上述余弦波信号生成2相驱动信号，所以能够防止由磁传感器的位置偏移等引起的驱动信号的相位偏移。

本发明也能够以装置以外的各种方式来实现。例如，能够以编码器、旋转编码器、位置检测方法、旋转位置检测方法、具有编码器的机电装置、机器人、铁路车辆、用于实现它们的方法或者装置的功能的计算机程序、记录有该计算机程序的非暂时性的记录介质(non-transitory storage medium)等方式来实现。

附图说明

图1是表示第一实施方式的旋转编码器的结构和动作的说明图。

图2是表示通过2轴磁传感器电路得到的各种检测信号的图。

图3是表示2轴磁传感器电路内的多个霍尔元件的磁敏方向的说明图。

图4是表示2轴磁传感器电路的电路结构和动作的说明图。

图5是表示与相对于小磁铁的2轴磁传感器电路的配置相应的2轴磁传感器电路的输出电平的说明图。

图6是表示从2个2轴磁传感器电路输出的磁角输出的说明图。

图7是表示使用2个2轴磁传感器电路的输出来决定旋转体的绝对位置(绝对角度)的位置信号生成部的说明图。

图8是表示小周期区间值Px的修正对象范围的说明图。

图9是表示小周期区间值Px的修正的算法的流程图。

图10是表示对第一磁铁体的极数进行了变更的情况下的绝对位置输出的位数的说明图。

图11是表示第二实施方式的旋转编码器的结构的说明图。

图12是表示第三实施方式的旋转编码器的结构的说明图。

图13是表示第四实施方式的旋转编码器的结构的说明图。

图14是表示第五实施方式的旋转编码器的结构的说明图。

图15是表示第六实施方式的旋转编码器的结构的说明图。

图16是表示具备实施方式的编码器的电动机械装置的电气结构的框图。

图17是表示主控制电路的内部结构的框图。

图18是表示转速计算部的内部结构和动作的说明图。

图19是表示利用了实施方式的机电装置的机器人的说明图。

图20是表示利用了实施方式的机电装置的铁路车辆的说明图。

具体实施方式

A.第一实施方式(旋转编码器)

图1是表示作为第一实施方式的旋转编码器100A的结构和动作的说明图。如图1(A)、(B)所示，该旋转编码器100A具有环状的第一磁铁体110、和配置在第一磁铁体110的内侧的第二磁铁体210。另外，具有沿着第一磁铁体110的外周距离第一磁铁体110的表面具有一定的间隙地设置的第一2轴磁传感器电路130、和距离第二磁铁体210的表面具有一定的间隙地设置的第二2轴磁传感器电路230。2个磁铁体110、210设置于包含支承部件150的大致圆板状的旋转体400(图1(B))，2个2轴磁传感器电路130、230设置于基板140(图1(A))。此外，以IC封装的形状描绘2轴磁传感器电路130、230。另外，在图1(B)中，描绘透过第二2轴磁传感器电路230看得见第二磁铁体210的状态。基板140构成不旋转的固定体(也称为“第一部件”)，旋转体400构成围绕旋转轴C旋转的旋转体(也称为“第二部件”)。旋转体400的支承部件150优选以惯性力矩较少的轻型刚性的非磁性体材料形成，例如，优选以铝、镁、铝合金、树脂、复合树脂等形成。在第一磁铁体110的内周侧设置有环状的第一磁轭部件120，在第二磁铁体210的背面侧设置有圆板状的第二磁轭部件220。并且，在2个磁铁体110、210之间的 位置设置有磁遮挡部件160。这些部件120、220、160是用于减少不必要的磁通的泄漏的部件，优选由软磁性体形成。其中，也可以省略这些部件120、220、160的一部分或者全部。该旋转编码器100A能够应用于任意的旋转体的位置检测，在图1(A)的例子中，与电动马达500的旋转轴530连接。

第一磁铁体110是由遍布旋转体400的外周的整周上设置的64组小磁铁对111ps构成的64极磁铁体。1组小磁铁对111ps构成第一磁铁体110的一个磁极。如图1(A)所示，各个小磁铁对111ps由沿着与旋转体400的旋转轴C平行的方向并列配置的2个小磁铁111s(第一小磁铁)构成。图1(C)放大地表示与图1(B)同样地从正面方向观察1组小磁铁对111ps时的剖面的一部分，图1(D)放大地表示与图1(A)同样地从侧面方向观察1组小磁铁对111ps时的剖面的一部分。1组小磁铁对111ps由具有长方体形状的2个小磁铁111s、和覆盖部件112构成，整体具有等边梯形棱柱形状。即，在主视图(图1(C))中具有等边梯形形状，在侧面图(图1(D))中具有矩形形状。俯视时的等边梯形形状具有高度H、和外周的宽度WD。另外，侧面视的矩形形状具有深度DP以及高度H。外周的宽度WD由第一磁铁体110的直径的尺寸、和第一磁铁体110的极数M1来决定。例如，在将第一磁铁体110的直径设为30mm，将其极数M1设为64，将小磁铁对111ps的高度H设为5mm的情况下，为WD＝1.47mm，小磁铁对111ps的尺寸非常小。假设，若这样的微小尺寸的等边梯形棱柱形状整体想要全部都用磁铁来制造，则为此的锥度加工很困难。因此，在本实施方式中，通过用覆盖部件112覆盖长方体形状的2个小磁铁111s，形成整体为等边梯形棱柱形状的小磁铁对111ps。覆盖部件112覆盖长方体形状的2个小磁铁111s的周围的至少一部分，并且，是为了使小磁铁对111ps的整体的形状成为等边梯形形状而设置的部件。作为覆盖部件112的材料，考虑加工的难易以及耐久性，能够利用铝材、树脂等非磁性体材料。

如图1(D)放大所示，各个小磁铁111s沿着与从旋转轴C通过各个小磁铁111s的中心的方向(即径向)平行的方向被平行磁化。另外，构成各小磁铁对111ps的2个小磁铁111s彼此在相反方向被磁化。如图1(E)所示，通过在旋转体400的外周排列多个小磁铁对111ps，能够容易地制成多极的第一磁铁体110。例如，通过将64个小磁铁对111ps 排列成圆环状，能够构成64极的第一磁铁体110。在该结构中，能够理解小磁铁对111ps沿着围绕旋转体400的旋转轴C的圆形的轨道配置。此外，如图1(A)所示，优选将第一2轴磁传感器电路130的中心配置在通过构成各小磁铁对111ps的2个小磁铁111s的中间的直线(即2个小磁铁111s的边界)所前进的轨迹上。

第二磁铁体210由在第一磁铁体110的内侧，配置在旋转编码器100A的旋转轴C的周围的2个半圆板状的小磁铁211s(第二小磁铁)形成，是整体具有圆板形状的2极磁铁体。第二磁铁体210的各个小磁铁211s的磁化方向是与旋转轴C平行的方向，2个小磁铁211s在相反方向被磁化。优选第二磁铁体210的中心配置于旋转体400的旋转轴C上的位置。另外，第二2轴磁传感器电路230的中心被配置于旋转体400的旋转轴C上的位置。 

此外，也可以将小磁铁111s仅称为“磁铁111s”，将小磁铁对111ps称为“磁铁对111ps”，将磁铁体110称为“磁铁集合体110”。对于小磁铁211s、小磁铁对211ps、以及磁铁体210也相同。

图2是表示通过2轴磁传感器电路130得到的各种检测信号sinθm、cosθm、D1的图。此外，2个2轴磁传感器电路130、230的结构、动作相同，所以以下主要以第一2轴磁传感器电路130为对象进行说明。图2的坐标图的横轴是旋转编码器100A(即旋转体)的旋转角θr。也将该旋转角θr称为“机械角”。沿着第一磁铁体110的圆周方向的磁场，表示以邻接的2个小磁铁对111ps为1个周期的正弦波状的变化。该磁场的每1个周期的位置由磁角θm来表示。图2的上部所示的信号sinθm、cosθm是与该磁角θm相应的正弦波信号以及余弦波信号。其中，在图2中，为了便于图示，示有第一磁铁体110是8极的情况的例子。图2的下部所示的信号D1是在磁角θm的各周期中从0到最大值直线性地变化的信号，是从2轴磁传感器电路130输出至外部电路的磁角输出D1。磁角输出D1例如能够通过对正弦波信号sinθm和余弦波信号cosθm解码而生成。

图3是表示2轴磁传感器电路130的内部所包含的多个霍尔元件的排列例、和它们的磁敏方向的说明图。这里，作为与2轴磁传感器电路130的表面平行的方向，描绘相互正交的X轴方向和Y轴方向。Z轴方 向与X轴方向以及Y轴方向正交，是与小磁铁111s(或者211s)的磁化方向平行的方向。另外，作为霍尔元件的磁敏方向(磁力线的检测方向)，用箭头示有从S极朝向N极的方向。在内部包含黑圆的白圆表示从纸面的背面侧朝向表面侧的方向是磁敏方向。另外，在内部包含“X”的白圆表示从纸面的表面侧朝向背面侧的方向是磁敏方向。

图3(A)的2轴磁传感器电路130具有将X轴方向作为磁敏方向的2个X轴霍尔元件X1、X2，和将Y轴方向作为磁敏方向的2个Y轴霍尔元件Y1、Y2。此外，X轴霍尔元件的个数优选为多个，并不限于2个也可以是三个以上。这一点对于Y轴霍尔元件也相同。如后述那样，由多个X轴霍尔元件X1、X2生成第一磁角信号sinθm，由多个Y轴霍尔元件Y1、Y2生成第二磁角信号cosθm。这一点在更后面叙述。

图3(B)的2轴磁传感器电路130具有第一组霍尔元件YX1、YX2，和第二组霍尔元件XY1、XY2。这2组霍尔元件将相对于X轴方向和Y轴方向倾斜45度的方向作为磁敏方向。图3(C)的2轴磁传感器电路130具有2个Y轴霍尔元件Y1、Y2，和2个X轴霍尔元件X1、X2。图3(C)的电路在2个Y轴霍尔元件Y1、Y2与2个X轴霍尔元件X1、X2的磁敏方向相互相向的点，与图3(A)的电路不同。图3(D)的2轴磁传感器电路130具有4个Y轴霍尔元件Y1a、Y1b、Y2a、Y2b，和4个Z轴霍尔元件Z1a、Z1b、Z2a、Z2b。在使用图3(D)的2轴磁传感器电路130的情况下，若将上方的2个Y轴霍尔元件Y1a、Y1b的输出相加，将下方的2个Y轴霍尔元件Y2a、Y2b相加，则能够得到与图3(A)的2个Y轴霍尔元件Y1、Y2的输出等价的输出。对于Z轴霍尔元件Z1a、Z1b、Z2a、Z2b也相同。即使使用图3(B)～(D)的2轴磁传感器电路130的任意一个，通过对该多个霍尔元件的输出进行合成，也能够生成磁角信号sinθm、cosθm。此外，从这些例子中能够理解，2轴磁传感器电路130是能够检测沿着正交的2个方向的磁场的电路。另外，在2轴磁传感器电路130中，能够构成为多个X轴传感器元件包含沿着X轴配置在相互分离的部位的第一组X轴霍尔元件和第二组X轴霍尔元件，同样，多个Y轴传感器元件包含沿着Y轴配置在相互分离的部位的第一组Y轴霍尔元件和第二组Y轴霍尔元件。此外，2轴磁传感器电路130的中心与这些多个霍尔元件之间的中央位置一致。

图4是表示2轴磁传感器电路130的电路结构和动作的说明图。这里，使用图3(A)所示的霍尔元件的结构。2轴磁传感器电路130除了X轴霍尔元件X1、X2以及Y轴霍尔元件Y1、Y2以外，还具有放大电路131、132、，AD转换电路133、134、以及信号处理电路135。向第一放大电路131输入2个X轴霍尔元件X1、X2的输出，向第二放大电路132输入2个Y轴霍尔元件Y1、Y2的输出。如图4(B)所示，2个X轴霍尔元件X1、X2的输出分别是第一正弦波状的信号。另外，2个Y轴霍尔元件Y1、Y2的输出是从第一正弦波偏离了90度相位的第二正弦波状(余弦波状)的信号。第一放大电路131构成为取2个X轴霍尔元件X1、X2的输出的差分(X1－X2)的差动放大器。其理由是因为以被输入至第一放大电路131的2个X轴霍尔元件X1、X2的输出的正负的符号相反的方式，构成霍尔元件X1、X2的电路、布线。在图4(B)的例子中，2个X轴霍尔元件X1、X2的输出被描绘为符号相反且绝对值相等的信号。其中，根据2轴磁传感器电路130的设置位置、磁铁的磁通畸变的磁极位置，也有这2个X轴霍尔元件X1、X2的输出的绝对值相互不同的情况。但是，在这种情况下，通过在第一放大电路131中取2个X轴霍尔元件X1、X2的输出的差分(X1－X2)，不管2轴磁传感器电路130的设置位置、磁铁的磁通畸变的磁极位置的偏差如何，都能够得到与磁角θm相应的正确的正弦波输出。这些点，关于Y轴霍尔元件Y1、Y2以及第二放大电路132也相同。这样，能够通过取多个X轴霍尔元件的输出信号的差来生成正弦波信号(X1－X2)，通过取多个Y轴霍尔元件的输出信号的差来生成与正弦波信号(X1－X2)相位相差90度的余弦波信号(Y1－Y2)。另外，能够基于正弦波信号(X1－X2)和余弦波信号(Y1－Y2)，来生成表示旋转体的位置(旋转位置)的磁角输出D1。

此外，被输入至第一放大电路131的2个X轴霍尔元件X1、X2的输出，也可以是正负符号相同的信号。此时，第一放大电路131构成为加法放大器。其中，若将第一放大电路131构成为差动放大器，则在2个输出信号X1、X2中包含有共用的噪声(例如，伴随着电磁线圈的PWM控制的高频噪声)的情况下，通过取它们的差分(X－X2)还能够减少噪声这一点也优选。这些点，在第二放大电路132中也相同。

这些放大电路131、132的输出(X1－X2)、(Y1－Y2)分别被AD 转换电路133、134转换为数字信号，而成为磁角信号sinθm、cosθm。信号处理电路135通过进行基于这些磁角信号sinθm、cosθm的解码运算，来生成图2所示的磁角输出D1。信号处理电路135进一步利用磁角输出D1，生成图4(C)所示的2相脉冲信号Pa、Pb和周期信号Z。

2相脉冲信号Pa、Pb和周期信号Z，例如通过以下的方式来生成。磁角输出D1是用多个位表示磁角θm的信号。例如，在将磁角输出D1构成为12位信号的情况下，在磁角θm从0变化到2π期间，磁角输出D1的值直线性地从0变化到4095(＝2¹²－1)。2相脉冲信号Pa、Pb是相位相互偏离了90度的信号，是相当于光学式的增量编码器的A相输出以及B相输出的信号。周期信号Z是磁角θm每变化2π就产生1个脉冲的信号，是相当于光学式的增量编码器的Z相信号的信号。例如，A相脉冲信号Pa被生成为表示从磁角输出D1的最下位开始第2位的变化的信号。另外，B相脉冲信号Pb被生成为取了角度信号D1的最下位的2位的异或(XOR)的信号。周期信号Z被生成为取了角度信号D1的所有位的或非(NOR)的信号。在角度信号D1是12位的信号的情况下，在磁角θm变化2π期间产生1024个2相脉冲信号Pa、Pb的脉冲。

信号处理电路135能够将角度信号D1、正弦波信号sinθm、余弦波信号cosθm、2相脉冲信号Pa、Pb以及周期信号Z输出至外部。使用旋转编码器100A的装置能够使用这些信号中的一些来执行位置控制、速度控制。

然而，如在图1中叙述的那样，配置为第一磁铁体110的各个小磁铁111s在与从旋转轴C通过各个小磁铁111s的中心的方向平行的方向被磁化，第一2轴磁传感器电路130其Z轴(图3)与小磁铁111s的磁化方向平行。另外，配置为第二磁铁体210的各个小磁铁211s在与旋转轴C平行的方向被磁化，第二2轴磁传感器电路230其Z轴与小磁铁211s的磁化方向平行。采用这样的配置的理由是考虑了以下说明的实验结果。

图5是表示与相对于小磁铁的2轴磁传感器电路的配置相应的2轴磁传感器电路的输出电平的说明图。如图5(A)所示，这里，在圆板 状的支承部件150的外周设置有多个小磁铁111s。其中，在图5(A)中为了便于图示，仅示有与整体的1/8相当的部分(以中心角45度的部分)，设置有8个小磁铁111s。图5(B)是图5(A)的剖视图，示有一个小磁铁111s的剖面。各个小磁铁111s的磁化方向与从旋转轴C朝向各个小磁铁111s的中心的方向(即径向)平行。在该实验中，在第一测定位置SP1、和第二测定位置SP2配置2轴磁传感器电路130，在各个位置SP1、SP2分别测定了磁场。以第一测定位置SP1是从多个小磁铁111s的表面向上方偏离了0.5mm的位置，由2轴磁传感器电路130的2个磁敏轴方向(图4的X、Y轴方向)规定的平面与小磁铁111s的磁化方向平行的方式设置了2轴磁传感器电路130。此外，“由2个磁敏轴方向规定的表面”相当于2轴磁传感器电路130的磁敏面。此外，2轴磁传感器电路130的磁敏面也可以规定为与设置在2轴磁传感器电路130内的磁性体的表面平行的面。以第二测定位置SP2是从多个小磁铁111s的外周偏离了0.5mm的位置，2轴磁传感器电路130的磁敏面与小磁铁111s的磁化方向正交的方式设置了2轴磁传感器电路130。图5(C)表示这2个测定位置SP1、SP2中的2轴磁传感器电路130的输出电平。由此能够理解，在第二测定位置SP2检测的磁场的强度与在第一测定位置SP1检测的磁场的强度相比非常高。因此，2轴磁传感器电路130优选以其磁敏面与小磁铁111s的磁化方向正交的方式设置。换言之，优选小磁铁111s在与2轴磁传感器电路130的磁敏面正交的方向被磁化。若这样，2轴磁传感器电路130的信号电平进一步增大，所以能够进一步提高旋转编码器100A的测定精度。此外，小磁铁111s的磁化方向无需与2轴磁传感器电路130的磁敏面正交，但优选是与2轴磁传感器电路130的磁敏面交叉的方向，更为优选是与磁敏面正交的方向。

图6是表示从第一2轴磁传感器电路130输出的第一磁角输出D1、和从第二2轴磁传感器电路230输出的第二磁角输出D2的例子的说明图。图6的横轴是机械角θr，纵轴是2个2轴磁传感器电路130、230的磁角输出D1、D2。其中，在图6中，为了便于图示，示有第一磁铁体110是8极的例子。在第一磁铁体110是8极的情况下，在旋转编码器100A的支承部件150旋转1周(机械角为360度)期间，产生4个第一磁铁体110的小周期区间。这里，所谓的“小周期区间”意味着， 第一磁铁体110的磁角θm变化360度(2π)的区间。图6(A)所示的小周期区间值Px是用于区别这4个小周期区间的值，取0到3这4个值。如后述那样，该小周期区间值Px根据第二2轴磁传感器电路230的磁角输出生成。此外，在第一磁铁体110是64极的情况下，在旋转编码器100A的支承部件150旋转1周期间，产生32个第一磁铁体110的小周期区间。其中，在图6中，若描绘在旋转编码器100A的支承部件150旋转1周期间产生32个第一磁铁体110的小周期区间的图则成为过度地细致的图，所以这里为了便于图示，使用简单化的图。

在图6的例子中，2轴磁传感器电路130、230的磁角输出D1、D2均由12位构成，磁角输出D1、D2取0～4095期间的值。其中，一般地，能够使第一2轴磁传感器电路130的第一磁角输出D1成为N1位(N1是2以上的整数)的数字信号，能够使第二2轴磁传感器电路230的第二磁角输出D2成为N2位(N2是2以上的整数)的数字信号。这里，位数N1、N2可以是相同的值，也可以是不同的值。

图6(B)所示的第一磁角输出D1表示伴随第一磁铁体110的旋转的磁角的变化，表示在机械角θr变化360度期间，反复产生4次从0到4095的值的锯齿状的变化。即，表示第一磁角输出D1在各个小周期区间期间，从0增加到4095的直线性的变化。另一方面，图6(A)所示的第二磁角输出D2表示伴随第二磁铁体210的旋转的磁角的变化，表示在机械角θr变化360度期间仅产生1次从0到4095的值的直线性的变化。第二磁角输出D2的最上位2位能够作为图6(A)所示的小周期区间值Px来使用。

小周期区间值Px用于高精度地决定机械角θr的绝对位置。机械角θr仅从第二磁角输出D2就能够以12位的精度检测。但是，若使用小周期区间值Px和第一磁角输出D1双方，则能够更高精度(高分辨率)地决定机械角θr的绝对位置。具体而言，在图6的例子中，小周期区间值Px是2位，第一磁角输出D1是12位，所以使用这两方能够以14位的精度(分辨率)检测机械角θr。

图7是表示使用2个2轴磁传感器电路130、230的输出来决定旋转体的绝对位置(绝对角度)的位置信号生成部300的说明图。位置信号生成部300对2个2轴磁传感器电路130、230的磁角输出D1、D2 进行合成，生成绝对位置输出Dabs。图7(B)示有位置信号生成部300的处理内容。在该例子中，第一磁角输出D1是从最下位的位M0到最高位的位M11的12位的信号，第二磁角输出D2也是从最下位的位S0到最高位的位S11的12位的信号。第二磁角输出D2的最上位2位S11、S10被用作小周期区间值Px。绝对位置输出Dabs的最上位2位是小周期区间值Px，下位12位是第一磁角输出D1。该绝对位置输出Dabs是以14位的精度表示的机械角θr的值的信号。

此外，在本实施方式中，2轴磁传感器电路130、230分别使用多个霍尔元件(参照图3的例子)。因此，在2轴磁传感器电路130、230的电源开启时，能够根据该时刻的旋转体的绝对位置(机械角θr)，得到图6所示的磁角输出D1、D2，并能够根据这些磁角输出D1、D2来决定旋转体的绝对位置(机械角θr)。因此，具有在2轴磁传感器电路130、230的电源关闭时，无需存储该时刻中的旋转体的绝对位置(机械角θr的值)，仅根据在电源开启时得到的2个磁角输出D1、D2，就能够知道电源关闭时的旋转体的绝对位置的优点。

然而，在图6的例子中，第一磁角输出D1的小周期区间的边界与根据第二磁角输出D2得到的小周期区间值Px的值的变化位置一致。然而，在实际的电路中，存在因某种误差而产生两者有分歧的故障的可能性。为了防止这样的故障，位置信号生成部300优选以随着机械角θr的增大而第一磁角输出D1从最大值D1max返回到最小值0的时机、与小周期区间值Px(即第二磁角输出D2的最上位2位)自加1的时机一致的方式，进行小周期区间值Px的修正。

图8是表示通过位置信号生成部300进行的小周期区间值Px的修正对象范围的说明图。在图的下方，示有第一磁角输出D1的锯齿状的变化，在上方用影线示有第二磁角输出D2的误差的宽度(上下方向的宽度)。第一磁角输出D1在从其最小值0到最大值D1max的范围内变化，在达到最大值D1max后，返回到最小值0。若第一磁角输出D1从最大值D1max返回到最小值0的时机、与第二磁角输出D2的最上位2位自加1的时机一致，则如图7(B)中所示，第二磁角输出D2的最上位2位能够保持原样作为小周期区间值Px来使用。另一方面，在两者的时机偏离的情况下，进行小周期区间值Px的修正。需要小周期区间 值Px的修正的是第一磁角输出D1从最大值D1max返回到最小值0的时机之后的范围R1、和该时机之前的范围R3。在这2个范围R1、R3的中间的范围R2中，第二磁角输出D2的最上位2位的值表示作为小周期区间值Px正确的值，所以没有修正的必要。

图9是表示小周期区间值Px的修正的算法的一个例子的流程图。该修正通过位置信号生成部300(图7)来进行。在步骤S100中，对第一磁角输出D1的位数N1、第二磁角输出D2的位数N2、以及小周期区间值Px的位数Nx进行设定。另外，还对参数Nss(＝N2－Nx)、D1max(＝2^N1－1)进行设定。在本实施方式中，N1＝N2＝12、Nx＝2、Nss＝10、D1max＝4095。

在步骤S110中，位置信号生成部300从2个2轴磁传感器电路130、230(图7)接收磁角输出D1、D2。在步骤S120中，判定第一磁角输出D1处于图8所示的3个范围R1、R2、R3的哪一个。在图9的例子中，将第一范围R1设为0≤D1≤(D1max/4)，将第二范围R2设为(D1max/4)＜D1＜(D1max＊3/4)，将第三范围R3设为(D1max＊3/4)≤D1≤D1max。在第一范围R1和第三范围R3中，为了对小周期区间值Px进行修正，执行第二磁角输出D2的修正。

作为修正的执行工序的步骤S130～S150，基于以下的想法来实施。

(1)在第一磁角输出D1处于第一范围R1的情况下，存在用第二磁角输出D2的上位2位表示的小周期区间值Px错误而成为一个较小的值的可能性。因此，为了排除该可能性，将用第二磁角输出D2的下位Nss位表示的最大值(＝2^Nss)的一半的值与第二磁角输出D2相加，将其上位Nx位作为小周期区间值Px来使用(步骤S130、S150)。

(2)在第一磁角输出D1处于第二范围R2的情况下，将第二磁角输出D2的最上位2位保持原样作为小周期区间值Px来使用(步骤S150)。

(3)在第一磁角输出D1处于第三范围R3的情况下，存在用第二磁角输出D2的上位2位表示的小周期区间值Px错误而成为一个较大的值的可能性。因此，为了排除该可能性，从第二磁角输出D2中减去 用第二磁角输出D2的下位Nss位表示的最大值(＝2^Nss)的一半的值，将其上位Nx位作为小周期区间值Px来使用(步骤S140、S150)。

通过进行这样的修正，能够以第一磁角输出D1的小周期区间的边界与小周期区间值Px的变化时刻一直一致的方式，来决定小周期区间值Px。根据发明者的计算，若第二磁角输出D2的磁角误差是±2^N1-Nx-2以下，则通过上述的修正能够得到正确的小周期区间值Px。例如，在N1＝12、Nx＝2的情况下，允许误差为±2⁸＝±256。能够理解该允许误差很大，所以针对误差的耐性非常大，在实用上是非常有效的修正。其中，若磁角输出D1、D2的误差是能够忽略的程度的误差，则无需小周期区间值Px的修正。

此外，需要修正的范围R1、R3的最小宽度随着磁角输出D1、D2的误差的大小而变化。因此，能够将这3个范围R1～R3分别设定为与上述不同的规定的范围。其中，优选3个范围R1～R3分别是宽度不为零的范围。另外，优选处于小周期区间的边界的两侧的范围R1、R3为相同的宽度。

这样，位置信号生成部300根据第一2轴磁传感器电路130的第一磁角输出D1、和第二2轴磁传感器电路230的第二磁角输出D2，生成表示旋转体的绝对位置(机械角θr)的位置信号(绝对位置输出Dabs)。若使用该位置信号Dabs，则能够与一个2轴磁传感器电路130(或者230)相比以高精度(高分辨率)来决定位置。另外，如上所述，在本实施方式中，2轴磁传感器电路130、230使用多个霍尔元件，所以能够仅从在2轴磁传感器电路130、230的电源开启时得到的2个磁角输出D1、D2中，直读知道电源关闭时的旋转体的绝对位置。

此外，在将第一磁铁体110的极数设为M1，将第二磁铁体210的极数设为M2的情况下，优选将M1、M2分别设为偶数，特别是，优选将M1设为4以上的偶数，将M2设为2以上的偶数。这样，与使用一个磁铁体的情况相比，能够更高精度地进行位置检测。

另外，优选第一磁铁体110的极数M1、和第二磁铁体210的极数M2是M1/2和M2/2互质的整数。这里，2个整数“互质”意味着，两者不具有1以外的共用的约数。若M1/2和M2/2是成为互质的整 数，则第一磁铁体110的磁角2π的区间(图6的小周期区间)的边界与第二磁铁体210的磁角2π的区间的边界一致的位置仅为机械角θr＝0的位置，所以能够根据2个磁角输出D1、D2决定机械角θr的绝对值。此外，在图6以及图7的例子中，M1＝8＝2³、M2＝2。另外，在图1所示的旋转编码器100A中，M1＝64＝2⁶、M2＝2。

一般地，为了将第二磁角输出D2的最上位的数位作为小周期区间值Px来利用，优选将第一磁铁体110的极数M1设定为2^Q+1(Q是1以上的整数)，将第二磁铁体210的极数M2设定为2。此时，位置信号生成部300作为绝对位置输出Dabs生成将第二磁角输出D2的最上位Q位配置在最上位，并且在其下面，配置了第一磁角输出D1的全位(N1位)的(N1+Q)位的信号。例如，在图6、图7的例子中，N1＝12、Q＝2，所以绝对位置输出Dabs为14位的信号。

图10是表示对第一磁铁体110的极数M1进行了变更的情况下的绝对位置输出Dabs的位数的说明图。在该例子中，将2个磁角输出D1、D2的位数均假定为12位。若第一磁铁体110的极数M1改变，则由此旋转编码器100A的旋转体400每旋转一周的小周期区间的产生个数变化，所以小周期区间值Px的位数Q也由此发生变化。如上所述，绝对位置输出Dabs的位数为第一磁角输出D1的位数N1加上小周期区间值Px的位数Q所得的值(N1+Q)。

这样，第一实施方式的旋转编码器100A的第一磁铁体110所包含的各个小磁铁111s在与2轴磁传感器电路130的磁敏面交叉的方向被磁化，所以2轴磁传感器电路130能够检测较强的磁场，其结果，能够得到分辨率较高的磁角输出D1。另外，2轴磁传感器电路130具有多个X轴霍尔元件X1、X2和多个Y轴霍尔元件Y1、Y2，根据这些霍尔元件的输出信号来生成磁角输出D1，所以在相对于第一磁铁体110，2轴磁传感器电路130的设置位置有些偏离的情况下，也能够得到准确的磁角输出D1。这些特征点，对于第二磁铁体210以及第二2轴磁传感器电路230也相同。

并且，在第一实施方式中，位置信号生成部300根据第一2轴磁传感器电路130的第一磁角输出D1和第二2轴磁传感器电路230的第二磁角输出D2生成位置信号Dabs，所以与仅使用一个2轴磁传感器电路 的情况相比能够更高精度地进行位置检测。

B.第二至六实施方式(旋转编码器)

图11是表示作为第二实施方式的旋转编码器100B的结构的说明图。该旋转编码器100B与第一实施方式的旋转编码器100A(图1)不同的点是第一磁铁体110不是被设置在旋转体400的外周，而是被设置在旋转体400的表面的点，以及，第一2轴磁传感器电路130的配置根据第一磁铁体110的位置被变更的点。即，在第二实施方式的旋转编码器100B中，构成第一磁铁体110的小磁铁对111ps的2个小磁铁111s沿着旋转体400的径向排列。另外，各个小磁铁111s在与旋转体400的旋转轴C平行的方向被磁化。另外，第一2轴磁传感器电路130以其Z轴方向与这些小磁铁111s的磁化方向一致的方式配置。此外，能够理解第二实施方式在多组小磁铁对111ps沿着旋转体400的旋转轴C周围的圆形的轨道配置的点，与第一实施方式共用。另外，在第一2轴磁传感器电路130的中心被配置在通过构成各小磁铁对111ps的2个小磁铁111s之间的中间的直线所前进的轨迹上的点也与第一实施方式共用。此外，第二磁铁体210与第二2轴磁传感器电路230的配置与第一实施方式相同。在第二实施方式的旋转编码器100B中，能够在同一平面上并列地配置2个2轴磁传感器电路130、230，所以第一实施方式相比，2轴磁传感器电路130、230的设置、布线的缠绕很容易。

图12是表示作为第三实施方式的旋转编码器100C的结构的说明图。该旋转编码器100C与第二实施方式的旋转编码器100B(图11)不同的点仅是第二磁铁体210不是圆板状，而是长方体状的点，包含第一磁铁体110的旋转体400的其他的结构与第二实施方式相同。在第三实施方式的旋转编码器100C中，第二磁铁体210是长方体状，所以具有其制造更容易的优点。

图13是表示作为第四实施方式的旋转编码器100D的结构的说明图。该旋转编码器100D与第二实施方式的旋转编码器100B(图11)不同的点仅是构成第一磁铁体110的小磁铁对111ps的2个小磁铁111s并未相互紧贴(或者接触)，而是分离的点，包含第二磁铁体210的旋转体400的其他的结构与第二实施方式相同。在第四实施方式的旋转编码器100D中，通过调整2个小磁铁111s之间的距离、和设置在2个小 磁铁111s之间的部件的材质的至少一方，能够将第一2轴磁传感器电路130的检测信号sinθm、cosθm(图2)的形状，调整为更接近正弦波的形状。

图14是表示作为第五实施方式的旋转编码器100E的结构的说明图。该旋转编码器100E与第二实施方式的旋转编码器100B(图11)不同的点仅是第二磁铁体210由2组小磁铁对211ps构成的点，包含第一磁铁体110的旋转体400的其他的结构与第二实施方式相同。第二磁铁体210的整体是中空圆筒状，各组的小磁铁对211ps是半圆筒状。另外，构成小磁铁对211ps的2个小磁铁211s也是半圆筒状。各个小磁铁211s的磁化方向是与旋转体400的旋转轴C平行的方向，2个小磁铁211s在相互相反方向被磁化。该第二磁铁体210的极数是2。其中，若进一步减小小磁铁对211ps的圆弧的角度，增加构成中空圆筒状的第二磁铁体210的小磁铁对211ps的个数，则能够任意地变更第二磁铁体210的极数。

图15是表示作为第六实施方式的旋转编码器100F的结构的说明图。该旋转编码器100F具有在中空圆筒状的支承部件150的周围，沿着与旋转轴C平行的方向并列地配置有同径的环状的2个磁铁体110、210的结构。在2个磁铁体110、210的内周，分别设置有磁轭部件120、220。另外，在2个磁铁体110、210之间，设置有磁遮挡部件160。在基板140，在相对于2个磁铁体110、210的外周面经由规定的间隙的位置设置有2轴磁传感器电路130、230。

第一磁铁体110由8组小磁铁对111ps构成，其极数M1是8。第二磁铁体210由2组小磁铁对211ps构成，其极数M2是2。其中，这些极数M1、M2如在图10中说明的那样，能够设定为各种整数。2个磁铁体110、210的各个小磁铁111s、211s的磁化方向是与从旋转轴C通过各小磁铁111s、211s的中心的方向(径向)平行的方向。该磁化方向与2轴磁传感器电路130、230的Z轴方向平行。其他的结构、动作与在第一至第五实施方式中说明的结构、动作相同。

第二至第六实施方式的旋转编码器100B～100F也具有与第一实施方式相同的效果。通过旋转编码器的用途、空间的限制能够适当地选择使用如第一至第五实施方式那样设置于圆板状的旋转体400的2个磁铁 体110、210，或者，使用如第六实施方式那样设置于圆筒状的旋转体(支承部件150)的同径的2个磁铁体110、210。例如，在想要向外径更小的空间配置旋转编码器的情况下，第六实施方式一方比第一至第五实施方式有利。

C.第7实施方式(具备旋转编码器的机电装置)

图16是表示具备作为本发明的实施方式的旋转编码器的电动马达500的电气结构的框图。作为电动马达500的马达部，描绘有转子510、和2相的量的电磁线圈522A、522B。电磁线圈522A、522B被设置于未图示的定子。电动马达500的旋转轴530与包含2个2轴磁传感器电路130、230的旋转编码器100连接。作为该旋转编码器100，能够利用上述的第一至第六实施方式的旋转编码器。控制部600具有主控制电路610、2相的量的驱动信号生成部620A、620B、以及2相的量的驱动电路630A、630B。向主控制电路610，供给第一2轴磁传感器电路130的输出信号D1、Pa、Pb、Z(参照图4)、和第二2轴磁传感器电路230的输出信号D2，基于这些信号，执行位置控制、速度控制。对于主控制电路610的内部结构后述。2相的量的驱动信号生成部620A、620B从一个2轴磁传感器电路130，接受表示正弦波和余弦波的数字信号sinθm、cosθm，通过执行基于这些数字信号sinθm、cosθm的PWM控制来生成2相的量的驱动信号。这些驱动信号被分别供给至驱动电路630A、630B。驱动电路630A、630B是所谓的电桥驱动器电路。通过基于正弦波状的数字信号sinθm、cosθm的PWM控制来生成2相的量的驱动信号的方法、其电路结构，例如，能够利用由本申请人公开的日本特开2008－17678号公报的图10所表示的电路(除去AD转换部)。此外，在本实施方式中，使用从一个2轴磁传感器电路130输出的正弦波信号sinθm和余弦波信号cosθm来生成2相的量的驱动信号，所以与使用2个磁传感器的情况相比，在不产生由2个传感器位置相互的偏移引起的驱动信号的相位偏移的点优选。其结果，能够提高马达的效率。

图17是表示主控制电路610的内部结构的框图。主控制电路610的通信接口710从第一2轴磁传感器电路130接收第一磁角输出D1，从第二2轴磁传感器电路230接收第二磁角输出D2。接收到的磁角输出D1、D2被经由数据接收部720供给至位置信号生成部730。该位置 信号生成部730具有与在图7～图9中说明的位置信号生成部300相同的功能。由位置信号生成部730得到的绝对位置输出Dabs被供给至角速度计算部740，计算转子510的角速度(旋转速度)。另外，该角速度被供给至角加速度计算部750，计算转子510的角加速度。第一2轴磁传感器电路130的输出信号Pa、Pb、Z(图4)被供给至转速计算部760。

图18是表示转速计算部760的内部结构和动作的说明图。B相脉冲信号Pb被供给至D触发器761的数据输入端子，A相脉冲信号Pa被供给至时钟端子。作为D触发器761的输出的升降信号Ua/Da被供给至升降计数器762的输入端子。升降信号Ua/Da的高电平表示转子510的旋转方向是正方向(顺方向)，低电平表示是相反方向。向升降计数器762的时钟端子供给周期信号Z，根据周期信号的上升沿变更计数值。即，在升降信号Ua/Da是高电平的情况下计数值自加1，在升降信号Ua/Da是低电平的情况下计数值自减1。升降计数器762的计数值被供给至锁存器763。向锁存器763的时钟端子供给周期信号Z，根据周期信号Z的下降沿计数值Dn被锁存器763保持。锁存器763的输出作为转子510的转速Nr被输出至外部。该转速Nr与被电动马达500驱动的部件(例如机器人的关节)有关，表示从其规定的基准位置开始的电动马达500的转速。该转速Nr被供给至转速存储部770(图17)并被存储。

图17的主控制电路610还具有输入输出接口780、寄存器790、以及MPU795。输入输出接口780与上述的电路(位置信号生成部730、角速度计算部740、角加速度计算部750、转速计算部760、寄存器790、MPU795)连接，根据需要将来自这些电路的输出供给至外部。寄存器790临时储存第一磁铁体110的极数、转子510的绝对位置(机械角θr)等数据。转速存储部770、寄存器790为了在控制部600的电源关闭时保持各个存储内容，优选用电池800支持。这样，例如，在电动马达被用作机器人的关节的驱动源的情况下，对机器人的电源关闭时的关节的位置基于转速存储部770、寄存器790内的存储内容，在下一次电源开启时，正确地识别关节的位置并进行控制。MPU(Micro Processing Unit：微处理单元)795执行与电动马达500相关的各种控制(例如伺服控制)。此外，MPU795所执行的控制处理通过MPU795执行储存在未图示的存储器内的计算机程序来实现。这样，若使用上述的实施方式的旋转编码 器来构成机电装置，则能够高精度地进行位置检测并且控制机电装置。

此外，编码器并不限于产生驱动力的机电装置，也能够应用于进行发电的(即，进行再生)机电装置、能够进行驱动和再生两方的机电装置。作为这样的机电装置，例如，存在2相AC无刷马达、3相AC无刷马达、3相同步马达等各种马达，发动机，马达/发动机。作为这些机电装置所使用的编码器，能够使用上述的在第一至第六实施方式中说明的各种旋转编码器100A～100F。在利用了这些各种旋转编码器的机电装置中，也优选将机电装置中的驱动或者再生用的磁铁体作为旋转编码器的第一磁铁体利用。其中，也可以不共享磁铁体，将旋转编码器与机电装置的外部连接。

D.利用了具备旋转编码器的机电装置的各种装置

图19是表示利用了上述实施方式的机电装置的双臂7轴机器人的一个例子的说明图。双臂7轴机器人3450具备关节马达3460、把持部马达3470、臂3480、以及把持部3490。关节马达3460配置在与肩、肘、手臂等各关节部相当的位置。关节马达3460使臂3480和把持部3490三维动作，所以每一个关节具备2个马达。另外，把持部马达3470开闭把持部3490，并使把持部3490把握物体。在双臂7轴机器人3450中，作为关节马达3460或者把持部马达3470也可以使用带有上述的旋转编码器的机电装置。

图20是表示利用了上述实施方式的机电装置的铁路车辆的说明图。该铁路车辆3500具有带变速装置马达3510、和车轮3520。该带变速装置马达3510驱动车轮3520。并且，带变速装置马达3510在铁路车辆3500的制动时被用作发电机，再生电力。此外，作为带变速装置马达3510，也可以使用上述的带有旋转编码器的机电装置。

从图19以及图20的例子中能够理解，具有实施方式的旋转编码器的机电装置能够利用于包含机器人、车辆等移动体的各种装置。

E.变形例：

此外，该发明并不限于上述的实施例、实施方式，能够在不脱离其主旨的范围在各种方式中实施，例如也能够进行如下变形。

·变形例1：

在上述的各种实施方式中，对旋转编码器设置第一磁铁体和第二磁铁体2个磁铁体，但也可以仅设置任意一方的磁铁体。在旋转编码器仅设置一个磁铁体的情况下，优选该磁铁体的极数M为偶数(2的倍数)。其中，若设置2个磁铁体，则在能够检测旋转编码器的旋转体的绝对位置的点上更为优选。

·变形例2：

在上述的各种实施方式中，利用了长方体形状的小磁铁111s、211s，代替此，也可以使用强磁性薄膜来形成小磁铁111s、211s的至少一方。即，通过对强磁性薄膜在其厚度方向进行磁化，能够形成较薄且强力的磁铁。若使用强磁性薄膜，则能够使编码器的尺寸更加紧凑。

·变形例3：

本申请发明并不仅限于旋转编码器，也能够应用于线性编码器。

符号说明

100A～100F…旋转编码器；110…第一磁铁体；111s…小磁铁；111ps…小磁铁对；112…覆盖部件；120…第一磁轭部件；130…第一2轴磁传感器电路；131、132…放大电路；135…信号处理电路；140…基板；150…支承部件；160…磁遮挡部件；210…第二磁铁体；220…第二磁轭部件；230…第二2轴磁传感器电路；300…位置信号生成部；400…旋转体；500…电动马达；522A、522B…电磁线圈；530…旋转轴；600…控制部；610…主控制电路；620A、620B…驱动信号生成部；630A、630B…驱动电路；710…通信接口；720…数据接收部；730…位置信号生成部；740…角速度计算部；750…角加速度计算部；760…转速计算部；762…升降计数器；763…锁存器；770…转速存储部；780…输入输出接口；790…寄存器；795…MPU；800…电池；3460…关节马达；3470…把持部马达；3480…臂；3490…把持部；3500…铁路车辆；3510…带变速装置马达；3520…车轮。

Claims (11)

1.一种编码器，其特征在于，是测定相对于第一部件沿着规定的移动方向移动的第二部件的位置的编码器，具备：

M极的磁铁体，其包含设置于所述第二部件的多个小磁铁，其中，M是偶数；以及

2轴磁传感器电路，其距离所述磁铁体的表面具有一定的间隙地配置在所述第一部件上，生成表示所述第二部件相对于所述第一部件的位置的位置信号并输出；

所述2轴磁传感器电路具有2个磁敏轴方向，

构成所述磁铁体的各个小磁铁在与所述2轴磁传感器电路的磁敏面交叉的方向被磁化。

2.根据权利要求1所述的编码器，其特征在于，

所述2轴磁传感器电路包含用于测定沿着相互正交的X轴和Y轴中的所述X轴的磁场的多个X轴霍尔元件、和用于测定沿着所述Y轴的磁场的多个Y轴霍尔元件，根据所述多个X轴霍尔元件的输出信号和所述多个Y轴霍尔元件的输出信号，生成表示所述第二部件相对于所述第一部件的位置的位置信号并输出。

3.根据权利要求2所述的编码器，其特征在于，

所述多个X轴传感器元件包含配置在沿着所述X轴相互分离的部位的第一组X轴霍尔元件和第二组X轴霍尔元件，

所述多个Y轴传感器元件包含配置在沿着所述Y轴相互分离的部位的第一组Y轴霍尔元件和第二组Y轴霍尔元件，

所述2轴磁传感器电路进行下述动作：(a)通过取所述第一组X轴霍尔元件的输出信号与所述第二组X轴霍尔元件的输出信号之差，生成正弦波信号，(b)通过取所述第一组Y轴霍尔元件的输出信号与所述第二组Y轴霍尔元件的输出信号之差，生成余弦波信号，(c)根据所述正弦波信号和所述余弦波信号，生成表示所述第二部件相对于所述第一部件的位置的所述位置信号。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的编码器，其特征在于，

所述第二部件是旋转体，

所述磁铁体由相互在相反方向被磁化的2个小磁铁构成。

5.根据权利要求1～3中任意一项所述的编码器，其特征在于，

所述第二部件是旋转体，

所述磁铁体包含多组由相互在相反方向被磁化的2个小磁铁构成的小磁铁对，

所述多组小磁铁对沿着围绕所述旋转体的旋转轴的圆形的轨道配置。

6.根据权利要求5所述的编码器，其特征在于，

各个小磁铁具有长方体形状，

各小磁铁对具有2个小磁铁、以及通过覆盖所述2个小磁铁的周围的至少一部分使所述小磁铁对的整体形状成为等边梯形棱柱形状的覆盖部件。

7.根据权利要求1～5中任意一项所述的编码器，其特征在于，

所述小磁铁由强磁性薄膜形成。

8.一种机电装置，其特征在于，具备：

编码器，其是与所述机电装置的转子连接的权利要求1～7中任意一项所述的编码器；以及

控制部，其控制所述机电装置的动作。

9.根据权利要求8所述的机电装置，其特征在于，

所述机电装置是具有2相的电磁线圈的2相AC无刷马达，

所述控制部具有驱动信号生成部，该驱动信号生成部根据从所述编码器的所述2轴磁传感器电路输出的所述正弦波信号以及所述余弦波信号，生成所述2相的电磁线圈的驱动信号。

10.一种机器人，其特征在于，

具备权利要求8或者9所述的机电装置。

11.一种铁路车辆，其特征在于，

具备权利要求8或者9所述的机电装置。