CN110388944B - 编码器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高精度且能抑制磁通变动的影响的编码器。编码器(1)包括包含检测旋转磁铁(30)的位置的第一磁敏元件(70)及第二磁敏元件(79)的多个磁敏元件传感器部(60)，作为磁敏元件传感器部(60)，包括相对于旋转磁铁(30)容许规定误差范围而等间隔地配置的等间隔磁敏元件传感器部(61)及(63)，规定的误差范围是从成为等间隔的位置起以磁周期计一个周期以内的范围，即是第一等间隔磁敏元件传感器部(61)的第一磁敏元件(70)的输出与第二等间隔磁敏元件传感器部(63)的第一磁敏元件(70)的输出、及第一等间隔磁敏元件传感器部(61)的第二磁敏元件(79)的输出与第二等间隔磁敏元件传感器部(63)的第二磁敏元件(79)的输出能满足以电角度计具有180°的偶数倍的相位差的位置关系的范围。

Description

编码器
技术领域
本发明涉及一种编码器(encoder)。
背景技术
从以前以来，一直使用各种编码器。其中，大多使用利用旋转磁铁及磁敏元件的磁式旋转编码器(rotary encoder)。
例如，在专利文献1中，公开了一种能够以电角度计以90°的相位差进行磁尺(旋转磁铁)的移动检测的旋转编码器。
并且，例如，在专利文献2及专利文献3中，公开了一种磁式编码器(旋转编码器)，其包括永久磁铁(旋转磁铁)、以机械角度计每隔90°配置的霍尔传感器(磁敏元件)、以及配置于相对于这些霍尔传感器以机械角度计各偏离60°的位置的霍尔传感器。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2012-118000号公报
[专利文献2]WO2007/132603号公报
[专利文献3]WO2009/84346号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
如专利文献1所公开，通过以电角度计以90°的相位差进行磁尺的移动检测，可以形成为高精度的编码器。
并且，如专利文献2及专利文献3所公开，通过在多个位置上配置磁敏元件，也可以形成为高精度的编码器。
但是，在具有旋转磁铁的磁式编码器(旋转编码器)中，有时会伴随着旋转磁铁旋转，产生因磁化位置引起的磁化强度的周期性变动，并且有时会产生磁通变动。而且，有时会受到所述磁通变动的影响，而编码器的性能下降。并且，例如，只是设置多个在能够以电角度计以90°的相位差进行检测的位置上设置有磁敏元件的单元，无法抑制磁通变动的影响。即，根据所述单元(磁敏元件)的位置或磁敏元件彼此的连接的方式等，存在无法抑制磁通变动的影响的情况。
因此，本发明的目的在于提供一种高精度并且能够抑制磁通变动的影响的编码器。
[解决问题的技术手段]
本发明的第一实施例的编码器包括：旋转磁铁，在圆周方向上交替地磁化有多个N极及S极；以及多个磁敏元件传感器部，包括检测所述旋转磁铁的位置的第一磁敏元件、及配置于相对于所述第一磁敏元件的输出以电角度计具有90°的相位差的位置上而检测所述旋转磁铁的位置的第二磁敏元件；并且作为所述磁敏元件传感器部，包括相对于所述旋转磁铁容许规定的误差范围而等间隔地配置的等间隔磁敏元件传感器部，所述规定的误差范围是从成为等间隔的位置起以磁周期计一个周期以内的范围，即是所述等间隔磁敏元件传感器部之中的第一等间隔磁敏元件传感器部的所述第一磁敏元件的输出与所述等间隔磁敏元件传感器部之中的第二等间隔磁敏元件传感器部的所述第一磁敏元件的输出、以及所述第一等间隔磁敏元件传感器部的所述第二磁敏元件的输出与所述第二等间隔磁敏元件传感器部的所述第二磁敏元件的输出能够满足以电角度计具有180°的偶数倍的相位差的位置关系的范围，将所述第一等间隔磁敏元件传感器部的正输出端子与所述第二等间隔磁敏元件传感器部的正输出端子加以连接，将所述第一等间隔磁敏元件传感器部的负输出端子与所述第二等间隔磁敏元件传感器部的负输出端子加以连接。
根据本实施例，包括多个磁敏元件传感器部，所述磁敏元件传感器部在能够以电角度计以90°的相位差检测的位置上设置有磁敏元件，因此能够形成为高精度的编码器。而且，配置于从成为等间隔的位置起以磁周期计一个周期以内的范围内，即，配置于使第一等间隔磁敏元件传感器部彼此的输出及第二等间隔磁敏元件传感器部彼此的输出能够满足以电角度计具有180°的偶数倍的相位差的位置关系的范围内，并且将第一等间隔磁敏元件传感器部的正输出端子与第二等间隔磁敏元件传感器部的正输出端子加以连接，将第一等间隔磁敏元件传感器部的负输出端子与第二等间隔磁敏元件传感器部的负输出端子加以连接。即，通过使配置于以磁周期计相位偏离一个周期份的位置即机械上相离的位置上的第一等间隔磁敏元件传感器部及第二等间隔磁敏元件传感器部的输出平均化，可以抑制磁通变动的影响。
本发明的第二实施例的编码器包括：旋转磁铁，在圆周方向上交替地磁化有多个N极及S极；以及多个磁敏元件传感器部，包括检测所述旋转磁铁的位置的第一磁敏元件、及配置于相对于所述第一磁敏元件的输出以电角度计具有90°的相位差的位置上而检测所述旋转磁铁的位置的第二磁敏元件；并且作为所述磁敏元件传感器部，包括相对于所述旋转磁铁容许规定的误差范围而等间隔地配置的等间隔磁敏元件传感器部，所述规定的误差范围是从成为等间隔的位置起以磁周期计一个周期以内的范围，即是所述等间隔磁敏元件传感器部之中的第一等间隔磁敏元件传感器部的所述第一磁敏元件的输出与所述等间隔磁敏元件传感器部之中的第二等间隔磁敏元件传感器部的所述第一磁敏元件的输出、以及所述第一等间隔磁敏元件传感器部的所述第二磁敏元件的输出与所述第二等间隔磁敏元件传感器部的所述第二磁敏元件的输出能够满足以电角度计具有180°的奇数倍的相位差的位置关系的范围，将所述第一等间隔磁敏元件传感器部的正输出端子与所述第二等间隔磁敏元件传感器部的负输出端子加以连接，将所述第一等间隔磁敏元件传感器部的负输出端子与所述第二等间隔磁敏元件传感器部的正输出端子加以连接。
根据本实施例，包括多个磁敏元件传感器部，所述磁敏元件传感器部是在能够以电角度计以90°的相位差检测的位置上设置有磁敏元件，因此能够形成为高精度的编码器。并且，配置于从成为等间隔的位置起以磁周期计一个周期以内的范围内，即配置于使第一等间隔磁敏元件传感器部彼此的输出及第二等间隔磁敏元件传感器部彼此的输出能够满足以电角度计具有180°的奇数倍的相位差的位置关系的范围内，并且将第一等间隔磁敏元件传感器部的正输出端子与第二等间隔磁敏元件传感器部的负输出端子加以连接，将第一等间隔磁敏元件传感器部的负输出端子与第二等间隔磁敏元件传感器部的正输出端子加以连接。即，通过使配置于以磁周期计相位偏离1/2个周期份的位置即机械上相离的位置上的第一等间隔磁敏元件传感器部与第二等间隔磁敏元件传感器部的输出中的一者反转并且平均化，可以抑制磁通变动的影响。
本发明的第三实施例的编码器根据所述第一实施例或第二实施例，所述磁敏元件传感器部是在一个封装体内具有所述第一磁敏元件及所述第二磁敏元件。
根据本实施例，在一个封装体内设置有第一磁敏元件及第二磁敏元件，因此能够以高精度对第一磁敏元件与第二磁敏元件进行定位，从而能够形成为特别高精度的编码器。
本发明的第四实施例的编码器根据所述第一实施例至第三实施例中的任一实施例，所述第一磁敏元件及所述第二磁敏元件是霍尔元件。
根据本实施例，第一磁敏元件及第二磁敏元件是霍尔元件，能够单独检测磁场的方向(N极与S极的辨别)，因此能够廉价地形成编码器。
本发明的第五实施例的编码器根据所述第一实施例至第三实施例中任一实施例，所述第一磁敏元件及所述第二磁敏元件是磁阻元件。
根据本实施例，可以利用磁阻元件形成编码器，所以检测相向的磁铁的旋转磁场，因此与如霍尔元件那样检测磁通的强弱的情况相比，即使因为磁化不均或旋转部的抖动而使磁通强度发生变动，也能够稳定地检测旋转位置。
本发明的第六实施例的编码器根据所述第一实施例至第五实施例中的任一实施例，以容许所述规定的误差范围的以机械角度计180°的配置，包括两个等间隔磁敏元件传感器部。
根据本实施例，例如通过利用第一等间隔磁敏元件传感器部及第二等间隔磁敏元件传感器部两者构成等间隔磁敏元件传感器，可以廉价地形成编码器。并且，通过将两个等间隔磁敏元件传感器部设为容许规定的误差范围的以机械角度计180°的配置，可以有效抑制磁通变动的影响。
本发明的第七实施例的编码器根据所述第一实施例至第六实施例中的任一实施例，包括两组以上的所述两个等间隔磁敏元件传感器部。
根据本实施例，通过包括两组以上的两个等间隔磁敏元件传感器部，能够形成为特别高精度的编码器。
本发明的第八实施例的编码器根据所述第一实施例至第七实施例中的任一实施例，所述旋转磁铁是在圆周方向上交替地磁化有多个N极及S极的第一旋转磁铁，且所述编码器包括能够与所述第一旋转磁铁一同旋转并且在圆周方向上磁化有N极及S极的第二旋转磁铁、及检测所述第二旋转磁铁的位置的第二旋转磁铁用磁敏元件。
根据本实施例，利用第二旋转磁铁及第二旋转磁铁用磁敏元件，不但可以检测旋转磁铁(第一旋转磁铁)的旋转量，而且可以检测绝对位置。
本发明的第九实施例的编码器根据所述第一实施例至第八实施例中的任一实施例，作为所述磁敏元件传感器部，除了所述等间隔磁敏元件传感器部以外，设置有相对于至少一个所述等间隔磁敏元件传感器部而配置于以机械角度计30°以下的接近磁敏元件传感器部。
根据本实施例，在与等间隔磁敏元件传感器部接近的位置上具有接近磁敏元件传感器部，所以通过利用(例如平均化)等间隔磁敏元件传感器部的输出及接近磁敏元件传感器部的输出，可以抑制外部磁通的影响。
[发明的效果]
本发明可以提供一种高精度并且能够抑制磁通变动的影响的编码器。
附图说明
图1是表示应用有本发明的编码器(旋转编码器)的外观等的说明图(立体图)。
图2是表示应用有本发明的编码器的外观等的说明图(俯视图)。
图3是表示切去应用有本发明的编码器的固定体的一部分的侧视图。
图4是表示应用有本发明的编码器的旋转磁铁及磁敏元件传感器部的布局的说明图。
图5是表示应用有本发明的编码器中的检测原理的说明图。
图6是表示应用有本发明的编码器中的检测原理的说明图。
图7是表示应用有本发明的编码器中的角度位置的确定方法的基本的结构的说明图。
图8是用于说明应用有本发明的编码器中的相对于旋转磁铁的磁敏元件传感器部的配置的概略俯视图。
图9是用于说明应用有本发明的编码器中的相对于旋转磁铁的磁敏元件传感器部的配置的概略放大图。
图10是表示应用有本发明的编码器中的磁敏元件传感器部的配线的图。
图11是表示使用一个磁敏元件传感器部，并且无外部磁通，无磁通变动，无旋转磁铁的旋转偏离的情况下的利萨茹(Lissajous)圆的图。
图12是表示使用两个磁敏元件传感器部，并且无外部磁通，无磁通变动，无旋转磁铁的旋转偏离的情况下的利萨茹圆的图。
图13是表示使用一个磁敏元件传感器部，并且无外部磁通，无磁通变动，无旋转磁铁的旋转偏离的情况下的检测角度误差的图。
图14是表示使用两个磁敏元件传感器部，并且无外部磁通，无磁通变动，无旋转磁铁的旋转偏离的情况下的检测角度误差的图。
图15是表示使用一个磁敏元件传感器部，并且有外部磁通，无磁通变动，无旋转磁铁的旋转偏离的情况下的利萨茹圆的图。
图16是表示使用两个磁敏元件传感器部，并且有外部磁通，无磁通变动，无旋转磁铁的旋转偏离的情况下的利萨茹圆的图。
图17是表示使用一个磁敏元件传感器部，并且有外部磁通，无磁通变动，无旋转磁铁的旋转偏离的情况下的检测角度误差的图。
图18是表示使用一个磁敏元件传感器部，并且有外部磁通，有磁通变动，无旋转磁铁的旋转偏离的情况下的利萨茹圆的图。
图19是表示使用两个磁敏元件传感器部，并且有外部磁通，有磁通变动，无旋转磁铁的旋转偏离的情况下的利萨茹圆的图。
图20是表示使用一个磁敏元件传感器部，并且有外部磁通，有磁通变动，无旋转磁铁的旋转偏离的情况下的检测角度误差的图。
图21是表示使用两个磁敏元件传感器部，并且有外部磁通，有磁通变动，无旋转磁铁的旋转偏离的情况下的检测角度误差的图。
图22是表示使用四个磁敏元件传感器部，并且有外部磁通，有磁通变动，有旋转磁铁的旋转偏离的情况下的利萨茹圆的图。
图23是表示使用四个磁敏元件传感器部，并且有外部磁通，有磁通变动，有旋转磁铁的旋转偏离的情况下的检测角度误差的图。
图24是用于说明应用有本发明的编码器中的相对于旋转磁铁的磁敏元件传感器部的配置的概略放大图。
图25是表示应用有本发明的编码器中的磁敏元件传感器部的配线的图。
图26是用于说明应用有本发明的编码器中的相对于旋转磁铁的磁敏元件传感器部的配置的概略俯视图。
图27是用于说明应用有本发明的编码器中的相对于旋转磁铁的磁敏元件传感器部的配置的概略俯视图。
图28是用于说明应用有本发明的编码器中的相对于旋转磁铁的磁敏元件传感器部的配置的概略俯视图。
[符号的说明]
1：编码器(旋转编码器)
2：旋转体
10：固定体
11：支撑构件
12：基体
13：传感器支撑板
15：传感器基板
16：端子
17：连接器
20：第二旋转磁铁
21、31：磁化面
30：第一旋转磁铁
40、50：磁敏元件传感器部(第二旋转磁铁用磁敏元件)
41～44：磁阻图案
51、52、161～164、261～264：磁敏元件传感器部
60：磁敏元件传感器部(第一旋转磁铁用磁敏元件)
61：磁敏元件传感器部(第一磁敏元件传感器部、第一等间隔磁敏元件传感器部)
62：磁敏元件传感器部(第二磁敏元件传感器部)
63：磁敏元件传感器部(第三磁敏元件传感器部、第二等间隔磁敏元件传感器部)
64：磁敏元件传感器部(第四磁敏元件传感器部)
70：第一磁敏元件
71、72、73、74、75、76、77、78：磁敏元件
79：第二磁敏元件
90：数据处理部
91～93：放大器
121：底板部
122：开口部
123：主体部
124：突起
125：孔
191～193：螺丝
201～204：输出线
cos、sin：正弦波信号
GND：接地端子
HE1N、HE2N：负输出端子
HE1P、HE2P：正输出端子
L：旋转轴线方向
L1：旋转轴线方向L上的一侧
L2：L1侧的相反侧
VC：电压端子
具体实施方式
以下，对本发明的编码器(旋转编码器)的一个实施例进行说明。
再者，在以下的说明中，作为旋转编码器，以磁敏元件传感器部包含磁铁及磁敏元件(磁阻元件、霍尔元件)的磁式旋转编码器为中心进行说明。这时，可以采用在固定体上设置有磁铁且在旋转体上设置有磁敏元件的结构、以及在固定体上设置有磁敏元件且在旋转体上设置有磁铁的结构中的任一结构，但是在以下的说明中，是以在固定体上设置磁敏元件，在旋转体上设置旋转磁铁的结构为中心进行说明。即，在以下的“旋转磁铁”中，也包括以所述旋转磁铁不旋转，磁敏元件旋转的结构而使用的情况(虽然旋转磁铁不旋转，但是旋转磁铁与磁敏元件相对地旋转的情况)。并且，在以下参照的附图中，示意性地表示了旋转磁铁及磁敏元件等的结构，存在例如对旋转磁铁中的磁极数量或来自磁敏元件的输出线的条数等减少其数量而表示的情况。并且，为了易于理解结构，存在省略(简化)表示一部分结构零件的情况。
(整体结构)
图1是表示本实施例的编码器1的外观等的说明图，是从旋转轴线方向L上的一侧(L1侧)且倾斜方向观察编码器1的立体图。并且，图2是表示本实施例的编码器1的外观等的说明图，是从旋转轴线方向L上的一侧(L1侧)观察的俯视图。而且，图3是表示切去本实施例的编码器1的固定体10的一部分的侧视图。
图1至图3所示的编码器1是对旋转体2相对于固定体10围绕着轴线(围绕着旋转轴线)的旋转进行磁性检测的装置，固定体10固定于马达装置的框架等，旋转体2是在与马达装置的旋转输出轴等连结的状态下使用。固定体10包括传感器基板15、以及支撑传感器基板15的多个支撑构件11，在本实施例中，支撑构件11包括包含形成有圆形的开口部122的底板部121的基体12、以及固定于基体12上的传感器支撑板13。再者，在图1至图3中，虽然为了易于观察内部结构而省略表示，但是在以旋转轴线方向L为基准而与图中的支撑构件11相向的位置上，形成有与所述支撑构件11同样的结构的支撑构件11(在其中一个支撑构件11上形成有后述的磁敏元件传感器部61及磁敏元件传感器部62，在另一个支撑构件11上形成有后述的磁敏元件传感器部63及磁敏元件传感器部64)。并且，在各个支撑构件11上，设置有具有霍尔元件即磁敏元件的磁敏元件传感器部60(磁敏元件传感器部61、磁敏元件传感器部62、磁敏元件传感器部63及磁敏元件传感器部64，参照图4)，其详细情况将在后文描述。磁敏元件传感器部60是包括检测磁场的方向的磁敏元件的磁敏元件传感器部，所述磁场是由在磁化面31上在圆周方向上交替地磁化有多个N极及S极的第一旋转磁铁30所形成。
传感器支撑板13是通过螺丝191、螺丝192等而固定于大致圆筒状的主体部123，所述大致圆筒状的主体部123是在基体12上从开口部122的边缘部分向旋转轴线方向L上的一侧即L1侧突出。再者，在图1及图3中，将旋转轴线方向L上的L1侧的相反侧表示为L2侧。从传感器支撑板13向旋转轴线方向L上的L1侧突出有多根端子16。在主体部123中位于旋转轴线方向L上的L1侧的端面上，形成有突起124或孔125等，利用所述孔125等，在主体部123上利用螺丝193等而固定有传感器基板15。这时，传感器基板15是以被突起124等定位于规定位置的状态而高精度地固定。
在传感器基板15中，在旋转轴线方向L上的L1侧的面上设置有连接器17。此外，在传感器基板15上，设置有磁阻(magnetic resistance，MR)元件(MR元件)即磁敏元件传感器部40、以及霍尔元件即磁敏元件传感器部50。磁敏元件传感器部40以及磁敏元件传感器部50是检测磁场的方向的磁敏元件，所述磁场是由在磁化面21上磁化有各一个N极及S极的第二旋转磁铁20所形成。
旋转体2是包括第一旋转磁铁30及第二旋转磁铁20等，配置于主体部123的内侧的圆筒状的构件，在所述旋转体2的内侧通过嵌合等的方法而连结着马达的旋转输出轴(未图示)。因此，旋转体2能够围绕着轴线旋转。
(旋转磁铁及磁敏元件传感器部的布局)
图4是表示本实施例的编码器1的旋转磁铁及磁敏元件传感器部的布局的说明图。再者，在图4中，箭头是第一旋转磁铁30的旋转方向。并且，图4中的数据处理部90包括基于预先存储于未图示的存储器中的程序而运行的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)等。
如图3所示，在本实施例的编码器1中，设置有以下说明的多个磁敏元件传感器部(检测第一旋转磁铁30的磁场的四个磁敏元件传感器部60、以及检测第二旋转磁铁20的磁场的磁敏元件传感器部40及两个磁敏元件传感器部50)。
本实施例的编码器1在旋转体2之侧，在相对于第二旋转磁铁20在径向外侧相离的位置上具有第一旋转磁铁30，所述第一旋转磁铁30是使在圆周方向上交替地磁化有多个N极及S极的环状的磁化面31朝向旋转轴线方向L上的L1侧。在本实施例的第一旋转磁铁30中，形成有共计32对的N极与S极的对。但是，N极与S极的对数并不限定于32对。并且，本实施例的编码器1在固定体10之侧，包括相对于第一旋转磁铁30的磁化面31在旋转轴线方向L上的L1侧相向的磁敏元件传感器部60(磁敏元件传感器部61、磁敏元件传感器部62、磁敏元件传感器部63及磁敏元件传感器部64)。关于磁敏元件传感器部60(磁敏元件传感器部61、磁敏元件传感器部62、磁敏元件传感器部63及磁敏元件传感器部64)的详细情况将在后文描述。
本实施例的编码器1包括使在圆周方向上磁化有各一个N极及S极的磁化面21朝向旋转轴线方向L上的L1侧的第二旋转磁铁20。并且，本实施例的编码器1在固定体10之侧，包括相对于第二旋转磁铁20的磁化面21在旋转轴线方向L上的L1侧相向的磁敏元件传感器部40、以及相对于第二旋转磁铁20的磁化面21在旋转轴线方向L上的L1侧相向的磁敏元件传感器部50(磁敏元件传感器部51及磁敏元件传感器部52)。磁敏元件传感器部52配置于相对于磁敏元件传感器部51围绕着旋转中心轴线(圆周方向)以机械角度计偏离90°的位置上。
第一旋转磁铁30及第二旋转磁铁20与旋转体2一体地围绕着旋转轴线旋转。第二旋转磁铁20包括圆盘状的永久磁铁。第一旋转磁铁30呈圆筒状，配置于相对于第二旋转磁铁20在径向外侧相离的位置上。第一旋转磁铁30及第二旋转磁铁20包括粘接磁铁(bondedmagnet)等。
磁敏元件传感器部40是包括相对于第二旋转磁铁20相互以电角度计具有90°的相位差的A相(SIN)的磁阻图案及B相(COS)的磁阻图案的磁阻元件。在所述磁敏元件传感器部40中，A相的磁阻图案包括具有180°的相位差而进行旋转体2的移动检测的+a相(SIN+)的磁阻图案43及-a相(SIN-)的磁阻图案41。B相的磁阻图案包括具有180°的相位差而进行旋转体2的移动检测的+b相(COS+)的磁阻图案44及-b相(COS-)的磁阻图案42。在这里，+a相的磁阻图案43及-a相的磁阻图案41构成桥接电路(bridge circuit)，+b相的磁阻图案44及-b相的磁阻图案42也与+a相的磁阻图案43及-a相的磁阻图案41同样地构成桥接电路。
在本实施例中，磁敏元件传感器部40、磁敏元件传感器部51、磁敏元件传感器部52及磁敏元件传感器部60(磁敏元件传感器部61、磁敏元件传感器部62、磁敏元件传感器部63及磁敏元件传感器部64)均设置于传感器基板15的旋转轴线方向L上的L2侧的面上(参照图3)。并且，在传感器基板15上，设置有与磁敏元件传感器部40电连接的放大器91、与磁敏元件传感器部50电连接的放大器92、及与磁敏元件传感器部60电连接的放大器93。并且，将输出线201从磁敏元件传感器部61经由放大器93连接至数据处理部90为止，使来自磁敏元件传感器部62的输出线202连接于输出线201，使来自磁敏元件传感器部63的输出线203在比输出线201与输出线202的连接点更靠数据处理部90侧连接于输出线201，使来自磁敏元件传感器部64的输出线204连接于输出线203。再者，在图4中，输出线201、输出线202、输出线203及输出线204是简化地表达(详细情况参照图10)。
本实施例的编码器1通过形成为如上所述的布局，可以根据磁敏元件传感器部40及磁敏元件传感器部50的检测结果，检测出第二旋转磁铁20的粗略的绝对位置(即，旋转体2的粗略的绝对位置)。此外，根据磁敏元件传感器部60的检测结果，可以检测出第一旋转磁铁30的详细旋转量(即旋转体2的详细旋转量)。并且，基于磁敏元件传感器部40及磁敏元件传感器部50的检测结果及磁敏元件传感器部60的检测结果，可以检测出旋转体2的详细绝对位置(角度位置)。
本实施例的编码器1如上所述，使用霍尔元件作为磁敏元件传感器部60，但是也可以使用磁阻元件(MR元件)作为磁敏元件传感器部60。当使用磁阻元件作为磁敏元件传感器部60时，作为第一旋转磁铁30，不是如本实施例那样包含在圆周方向上一周份交替地磁化有多个N极及S极的环状的磁化面31的结构的磁铁，而可以使用包含如下磁化面31的结构的磁铁，所述磁化面31构成为在圆周方向上在内侧及外侧两周份交替地磁化有多个N极与S极，在所述内侧及所述外侧上，N极与S极互不相同(方格花纹：交错)。当使用磁阻元件作为磁敏元件传感器部60时，通过使用这种第一旋转磁铁30，可以利用磁阻元件来检测圆周方向上的磁场的变化及径向上的磁场的变化，即检测旋转磁场。
(角度位置的检测原理)
图5是表示本实施例的编码器1中的检测原理的说明图，是从磁敏元件传感器部输出的信号等的说明图。并且，图6是表示本实施例的编码器1中的检测原理的说明图，是表示图5中表示的信号与旋转体2的角度位置(电角度)的关系的说明图。而且，图7是表示本实施例的编码器1中的角度位置的确定方法的基本结构的说明图。
如图4所示，在本实施例的编码器1中，磁敏元件传感器部40、磁敏元件传感器部50及磁敏元件传感器部60的输出是经由放大器91、放大器92及放大器93而输出至包含进行插值处理或各种运算处理的CPU等的数据处理部90。数据处理部90基于来自磁敏元件传感器部40、磁敏元件传感器部50及磁敏元件传感器部60的输出，求出相对于固定体10的旋转体2的角度位置(绝对位置)。
更具体地说，在编码器1中，如果旋转体2旋转一圈，第二旋转磁铁20的磁化面21的磁通就如图5的最上方的正弦波所示发生变化。如果旋转体2旋转一圈，第二旋转磁铁20就旋转一圈，因此从磁敏元件传感器部40，如图5的从上方起第二个正弦波所示，输出两个周期份的正弦波信号sin、正弦波信号cos。因此，在数据处理部90中，如图6所示，只要根据正弦波信号sin、正弦波信号cos求出θ＝tan-1(sin/cos)，就可知旋转体2的角度位置θ。并且，在本实施例中，在从第二旋转磁铁20的中心观察偏离90°的位置上，均配置有作为霍尔元件的磁敏元件传感器部51及磁敏元件传感器部52。因此，如由图5的从上方起第三个波形及图5的最下方的波形可知那样，可知当前位置是否位于正弦波信号sin、正弦波信号cos中的任一区间，所以可知旋转体2的绝对角度位置。
并且，关于磁敏元件传感器部60的详细结构将在后文描述，各个磁敏元件传感器部60(磁敏元件传感器部61、磁敏元件传感器部62、磁敏元件传感器部63及磁敏元件传感器部64)包括第一磁敏元件70(参照图8)、以及与所述第一磁敏元件70以电角度计具有90°的相位差(以第一旋转磁铁30的相位为基准的相位差)的位置上的第二磁敏元件79(参照图8)。并且，在本实施例的编码器1中，是使用包含在圆周方向上交替地磁化有多个N极及S极的环状的磁化面31的第一旋转磁铁30，每当旋转体2旋转第一旋转磁铁30的磁极的一个周期份时，就从与所述第一旋转磁铁30相向的各个磁敏元件传感器部60(磁敏元件传感器部61、磁敏元件传感器部62、磁敏元件传感器部63及磁敏元件传感器部64)输出正弦波信号sin、正弦波信号cos。详细地说，从第一磁敏元件70输出正弦波信号cos，从第二磁敏元件79输出正弦波信号sin。因此，关于从各个磁敏元件传感器部60输出的正弦波信号sin、正弦波信号cos，也如图6所示，只要根据正弦波信号sin、正弦波信号cos求出θ＝tan-1(sin/cos)，就可知相当于第一旋转磁铁30的磁极的一个周期份的角度内的旋转体2的角度位置θ。
因此，在本实施例中，基于旋转一圈一个周期的绝对角度数据(图7的最上方的数据)及旋转一圈N个周期的增量(incremental)角度数据(图7的从上方起第二个数据)，来检测旋转体2的瞬间的角度位置。因此，即使在旋转一圈一个周期的绝对角度数据的分辨率低的情况下，也如高分辨率绝对值数据(图7的最下方的数据)所示，可以获得分辨率高的绝对角度数据。
采用所述检测方式时，制作将旋转一圈一个周期的绝对角度数据内插分割成第一旋转磁铁30的磁极对的数量(N为2以上的正整数)的第二绝对角度数据，检测瞬间来自磁敏元件传感器部40及磁敏元件传感器部50的输出位于第二绝对角度数据的周期1、2……n-1、n、n+1……N中的哪个周期。并且，检测瞬间来自磁敏元件传感器部60的输出相当于增量角度数据的周期1、2……m-1、m、m+1……N中的哪个位置。并且，将瞬间的磁敏元件传感器部40及磁敏元件传感器部50中的输出位于第二绝对角度数据的哪个周期设为数字数据的上位数据，将来自磁敏元件传感器部60的输出相当于增量角度数据的哪个位置设为数字数据的下位数据，检测瞬间的旋转体2的绝对角度位置。
在图4所示的数据处理部90中，设置有存储第二绝对角度数据及增量角度数据的未图示的存储器。此外，在数据处理部90中，设置有未图示的角度位置确定部，所述角度位置确定部是基于瞬间的来自磁敏元件传感器部40及磁敏元件传感器部50的输出、瞬间的来自磁敏元件传感器部60的输出、存储于存储器中的第二绝对角度数据及存储于存储器中的增量角度数据，确定瞬间的旋转体2的绝对角度位置。
(相对于第一旋转磁铁30的磁敏元件传感器部60的配置)
其次，说明本实施例的编码器1的磁敏元件传感器部60的结构、以及相对于第一旋转磁铁30的各个磁敏元件传感器部60的配置。
在这里，图8是用于说明本实施例的编码器1中的相对于第一旋转磁铁30的磁敏元件传感器部60(磁敏元件传感器部61、磁敏元件传感器部62、磁敏元件传感器部63及磁敏元件传感器部64)的配置的概略俯视图。再者，在图8中，箭头是第一旋转磁铁30的旋转方向。并且，图9是用于说明本实施例的编码器1中的相对于第一旋转磁铁30的磁敏元件传感器部61、磁敏元件传感器部62、磁敏元件传感器部63及磁敏元件传感器部64的配置的概略放大图。并且，图10是表示本实施例的编码器1中的相对于第一旋转磁铁30的磁敏元件传感器部61、磁敏元件传感器部62、磁敏元件传感器部63及磁敏元件传感器部64的配线的图。
如图8及图9所示，本实施例的磁敏元件传感器部61、磁敏元件传感器部62、磁敏元件传感器部63及磁敏元件传感器部64均包括两个磁敏元件(第一磁敏元件70及第二磁敏元件79)。具体地说，磁敏元件传感器部61包括作为第一磁敏元件70的磁敏元件71及作为第二磁敏元件79的磁敏元件72，磁敏元件传感器部62包括作为第一磁敏元件70的磁敏元件73及作为第二磁敏元件79的磁敏元件74，磁敏元件传感器部63包括作为第一磁敏元件70的磁敏元件75及作为第二磁敏元件79的磁敏元件76，磁敏元件传感器部64包括作为第一磁敏元件70的磁敏元件77及作为第二磁敏元件79的磁敏元件78。本实施例的磁敏元件传感器部61、磁敏元件传感器部62、磁敏元件传感器部63及磁敏元件传感器部64只是相对于第一旋转磁铁30的配置不同，其余均相同。
并且，如图9所示，在磁敏元件传感器部61、磁敏元件传感器部62、磁敏元件传感器部63及磁敏元件传感器部64中，第一磁敏元件70及第二磁敏元件79均配置于与第一旋转磁铁30的磁化面31的N极及S极相对应的以电角度计具有90°的相位差的位置(以磁周期计隔开1/4个周期份的位置)上。本实施例的磁敏元件传感器部60通过形成为这种结构，而如上所述，每当旋转体2旋转第一旋转磁铁30的磁极的一个周期份时，就输出正弦波信号sin、正弦波信号cos。
并且，如图9所示，磁敏元件传感器部62配置于相对于磁敏元件传感器部61的输出以电角度计具有540°的相位差的位置(以磁周期计隔开一个半周期的位置)上。并且，如图8及图9所示，磁敏元件传感器部63配置于相对于磁敏元件传感器部61以机械角度偏离180°的位置(在圆周方向上以机械角度计偏离180°的位置)上，磁敏元件传感器部64配置于相对于磁敏元件传感器部62以机械角度计偏离180°的位置上。
即，相对于来自磁敏元件传感器部61的第一磁敏元件即磁敏元件71的输出，来自磁敏元件传感器部62的第一磁敏元件即磁敏元件73的输出中，正弦波信号cos以磁周期计偏离1/2个周期份。并且，相对于来自磁敏元件传感器部61的第一磁敏元件即磁敏元件71的输出，来自磁敏元件传感器部63的第一磁敏元件即磁敏元件75的输出没有正弦波信号cos的相位偏离。而且，相对于来自磁敏元件传感器部63的第一磁敏元件即磁敏元件75的输出，来自磁敏元件传感器部64的第一磁敏元件即磁敏元件77的输出中，正弦波信号cos以磁周期计偏离1/2个周期份。
同样地，相对于来自磁敏元件传感器部61的第二磁敏元件即磁敏元件72的输出，来自磁敏元件传感器部62的第二磁敏元件即磁敏元件74的输出中，正弦波信号sin以磁周期计偏离1/2个周期份。并且，相对于来自磁敏元件传感器部61的第二磁敏元件即磁敏元件72的输出，来自磁敏元件传感器部63的第二磁敏元件即磁敏元件76的输出没有正弦波信号sin的相位偏离。并且，相对于来自磁敏元件传感器部63的第二磁敏元件即磁敏元件76的输出，来自磁敏元件传感器部64的第二磁敏元件即磁敏元件78的输出中，正弦波信号sin以磁周期计偏离1/2个周期份。
由于以上所述，在本实施例中，形成为如图10所示那样的配线。在这里，图中的VC表示电压端子，GND表示接地端子，HE1P表示来自第一磁敏元件70的正输出端子，HE1N表示来自第一磁敏元件70的负输出端子，HE2P表示来自第二磁敏元件79的正输出端子，HE2N表示来自第二磁敏元件79的负输出端子。具体地说，将磁敏元件传感器部62的输出线202正负极相反地连接于磁敏元件传感器部61的输出线201。并且，将磁敏元件传感器部64的输出线204正负极相反地连接于磁敏元件传感器部63的输出线203。并且，此外，将连接着输出线204的输出线203以正极彼此及负极彼此连接于连接着输出线202的输出线201。
(本实施例的编码器1的效果)
其次，对本实施例的编码器1的效果进行说明。
在这里，图11是表示只使用一个磁敏元件传感器部61，并且无外部磁通，无磁通变动，无旋转磁铁的旋转偏离的情况下的利萨茹圆的图。并且，图12是表示使用两个磁敏元件传感器部61及磁敏元件传感器部62，并且无外部磁通，无磁通变动，无旋转磁铁的旋转偏离的情况下的利萨茹圆的图。并且，图13是表示只使用一个磁敏元件传感器部61，并且无外部磁通，无磁通变动，无旋转磁铁的旋转偏离的情况下的检测角度误差的图。并且，图14是表示使用两个磁敏元件传感器部61及磁敏元件传感器部62，并且无外部磁通，无磁通变动，无旋转磁铁的旋转偏离的情况下的检测角度误差的图。并且，图15是表示只使用一个磁敏元件传感器部61，并且有外部磁通，无磁通变动，无旋转磁铁的旋转偏离的情况下的利萨茹圆的图。并且，图16是表示使用两个磁敏元件传感器部61及磁敏元件传感器部62，并且有外部磁通，无磁通变动，无旋转磁铁的旋转偏离的情况下的利萨茹圆的图。并且，图17是表示只使用一个磁敏元件传感器部61，并且有外部磁通，无磁通变动，无旋转磁铁的旋转偏离的情况下的检测角度误差的图。并且，图18是表示只使用一个磁敏元件传感器部61，并且有外部磁通，有磁通变动，无旋转磁铁的旋转偏离的情况下的利萨茹圆的图。并且，图19是表示使用两个磁敏元件传感器部61及磁敏元件传感器部62，并且有外部磁通，有磁通变动，无旋转磁铁的旋转偏离的情况下的利萨茹圆的图。并且，图20是表示只使用一个磁敏元件传感器部61，并且有外部磁通，有磁通变动，无旋转磁铁的旋转偏离的情况下的检测角度误差的图。并且，图21是表示使用两个磁敏元件传感器部61及磁敏元件传感器部62，并且有外部磁通，有磁通变动，无旋转磁铁的旋转偏离的情况下的检测角度误差的图。并且，图22是表示使用四个磁敏元件传感器部61、磁敏元件传感器部62、磁敏元件传感器部63及磁敏元件传感器部64，并且有外部磁通，有磁通变动，有旋转磁铁的旋转偏离的情况下的利萨茹圆的图。并且，图23是表示使用四个磁敏元件传感器部61、磁敏元件传感器部62、磁敏元件传感器部63及磁敏元件传感器部64，并且有外部磁通，有磁通变动，有旋转磁铁的旋转偏离的情况下的检测角度误差的图。
再者，图11、图15及图18是将最高温度(Max)设为25℃、-20℃、105℃的情况下、以及将最低温度(Min)设为25℃、-20℃、105℃的情况下的将横轴设为磁敏元件71的差动电压(单位为V)，将纵轴设为磁敏元件72的差动电压(单位为V)的利萨茹圆。并且，图12、图16及图19是将最高温度设为25℃、-20℃、105℃的情况下、以及将最低温度设为25℃、-20℃、105℃的情况下的将横轴设为磁敏元件71与磁敏元件73中的差动电压(单位为V)，将纵轴设为磁敏元件72与磁敏元件74中的差动电压(单位为V)的利萨茹圆。并且，图22是将最高温度设为25℃、-20℃、105℃的情况下、以及将最低温度设为25℃、-20℃、105℃的情况下的将横轴设为磁敏元件71、磁敏元件73、磁敏元件75与磁敏元件77中的差动电压(单位为V)，将纵轴设为磁敏元件72、磁敏元件74、磁敏元件76与磁敏元件78中的差动电压(单位为V)的利萨茹圆。
并且，图13、图14、图17、图20、图21及图22是表示将最高温度设为25℃、-20℃、105℃的情况下、以及将最低温度设为25℃、-20℃、105℃的情况下的将横轴设为第一旋转磁铁30的角度位置(单位为度(deg))，将纵轴设为检测角度误差(单位为度(deg))的检测角度误差的曲线图。
当外部磁通、磁通变动、第一旋转磁铁30的旋转偏离均没有时，如果只使用一个磁敏元件传感器部61，就存在形成为如图11所示那样的利萨茹圆的情况，并存在如图13所示那样的检测出角度误差的情况。另一方面，如果使用两个磁敏元件传感器部61及磁敏元件传感器部62，就形成为如图12所示那样的利萨茹圆，并如图14所示，几乎未检测出角度误差。
图12中所示的利萨茹圆形成为以横轴0V与纵轴0V的交点为中心呈同心圆状的利萨茹圆，因此，如图14所示，检测角度误差从0度到360度大致为0。另一方面，图11中所示的利萨茹圆不为以横轴0V与纵轴0V的交点为中心的利萨茹圆，并如图13所示检测出角度误差。
再者，当使用四个磁敏元件传感器部61、磁敏元件传感器部62、磁敏元件传感器部63及磁敏元件传感器部64时，与使用两个磁敏元件传感器部61及磁敏元件传感器部62的情况同样地，形成为与图12中所示的利萨茹圆大致同样的形状的利萨茹圆，并与图14中所示的角度误差的曲线图同样地，几乎未检测出角度误差。
当有外部磁通，没有磁通变动及第一旋转磁铁30的旋转偏离时，如果只使用一个磁敏元件传感器部61，就形成为如图15所示那样的利萨茹圆，并检测出如图17所示那样的角度误差。另一方面，如果使用两个磁敏元件传感器部61及磁敏元件传感器部62，就形成为如图16所示那样的利萨茹圆(与图12中所示的利萨茹圆大致同样)，并如图14所示，几乎未检测出角度误差。
当使用两个磁敏元件传感器部61及磁敏元件传感器部62时，几乎未检测出角度误差的原因在于，通过在如磁敏元件传感器部61及磁敏元件传感器部62那样接近的位置上分别检测磁场，并使这些检测结果组合起来(信号合计)，可以消除外部磁场对磁场的变化的影响(因外部磁场引起的磁场的偏置(offset))。特别是如本实施例所示那样，通过设为使磁敏元件传感器部61及磁敏元件传感器部62的检测结果反转而组合的结构，可以有效地消除外部磁场对磁场的变化的影响。
再者，当使用四个磁敏元件传感器部61、磁敏元件传感器部62、磁敏元件传感器部63及磁敏元件传感器部64时，与使用两个磁敏元件传感器部61及磁敏元件传感器部62的情况同样地，形成为与图16中所示的利萨茹圆大致同样的形状的利萨茹圆，并与图14中所示的角度误差的曲线图同样地，几乎未检测出角度误差。
当有外部磁通及磁通变动，没有第一旋转磁铁30的旋转偏离时，如果只使用一个磁敏元件传感器部62，就形成为如图18所示那样的利萨茹圆，并检测出如图20所示那样的角度误差。并且，如果使用两个磁敏元件传感器部61及磁敏元件传感器部62，就形成为如图19所示那样的利萨茹圆，并检测出如图21所示那样的角度误差。即，当使用两个磁敏元件传感器部61及磁敏元件传感器部62时，虽然比不上只使用一个磁敏元件传感器部62的情况，但检测出角度误差。
另一方面，当使用四个磁敏元件传感器部61、磁敏元件传感器部62、磁敏元件传感器部63及磁敏元件传感器部64时，形成为与图16中所示的利萨茹圆大致同样的形状的利萨茹圆，并与图14中所示的角度误差的曲线图同样地几乎未检测出角度误差。当使用四个磁敏元件传感器部61、磁敏元件传感器部62、磁敏元件传感器部63及磁敏元件传感器部64时，几乎未检测出角度误差的原因在于，通过在如磁敏元件传感器部61及磁敏元件传感器部63、以及磁敏元件传感器部62及磁敏元件传感器部64那样相向的位置(如果进行其它表达，则是相对于第一旋转磁铁30大致相等间隔的配置)上分别检测磁场，并使这些检测结果组合起来(信号合计)，可以消除磁通变动对磁场的变化的影响(因磁通变动引起的磁场的偏置)。
再者，当有磁通变动，没有外部磁通及第一旋转磁铁30的旋转偏离时等，例如，即便使用磁敏元件传感器部61及磁敏元件传感器部63两者，或者磁敏元件传感器部62及磁敏元件传感器部64两者，也可以有效抑制角度误差。其原因在于，即便是这种结构，也可以通过相对于第一旋转磁铁30以大致等间隔的配置分别检测磁场，并使这些检测结果组合起来(信号合计)，而消除磁通变动对磁场的变化的影响(因磁通变动引起的磁场的偏置)。
当外部磁通、磁通变动、第一旋转磁铁30的旋转偏离均有时，如果只使用一个磁敏元件传感器部62，就形成为与如图18所示那样的利萨茹圆大致同样的利萨茹圆，并检测出与如图20所示那样的角度误差同样的角度误差。并且，如果使用两个磁敏元件传感器部61及磁敏元件传感器部62，就形成为与如图19所示那样的利萨茹圆大致同样的利萨茹圆，并检测出与如图21所示那样的角度误差同样的角度误差。并且，如果使用四个磁敏元件传感器部61、磁敏元件传感器部62、磁敏元件传感器部63及磁敏元件传感器部64，就形成为如图22所示那样的利萨茹圆，并检测出如图23所示那样的角度误差。在图23中所示的角度误差的曲线图中，所述角度误差呈正弦波的形状。
当角度误差呈正弦波的形状时，可以利用高精度误差检测装置(例如光学上能够检测角度误差的光学式编码器)等，来简单修正所述角度误差。以下，作为所述角度误差的修正方法的一例，说明通过制作修正表来修正所述角度误差的方法。但是，并不限定于这种修正方法。
所述角度误差的修正方法是通过修正表制作装置(本实施例中为数据处理部90)来执行的方法(修正表制作方法)，所述修正表制作装置是制作对根据磁敏元件的信号而检测第一旋转磁铁30的角度位置的编码器1的误差进行修正的修正表。并且，通过利用未图示的高精度误差检测装置，算出旋转一圈份的由成为被测定对象的编码器1所检测出的第一旋转磁铁30的角度位置的误差，并对所算出的旋转一圈份的误差进行傅里叶变换(Fouriertransform)，而测定固有误差成分，只对所算出的固有误差成分的主要误差周期成分的值进行逆傅里叶变换，制作将各角度位置上的误差量作为修正值的修正表，将所制作的修正表保存于编码器1的存储组件(本实施例中为设置于数据处理部90的存储器)。如上所述，利用主要误差周期成分制作修正表，通过制作精度高的修正表，可以进行角度误差的修正。
如果作其它表达，则本实施例的编码器1是制作对根据磁敏元件的信号而检测角度位置的编码器1的误差进行修正的修正表的修正表制作装置。并且，包括：旋转一圈误差计算组件，利用高精度误差检测装置，算出旋转一圈份的由编码器1所检测出的第一旋转磁铁30的角度位置的误差；固有误差成分计算组件，通过对由所述旋转一圈误差计算组件所算出的旋转一圈份的误差进行傅里叶变换而算出固有误差成分；修正表制作组件，只对由所述固有误差成分计算组件所算出的固有误差成分的主要误差周期成分的值进行逆傅里叶变换，而制作将各角度位置上的误差量设为修正值的修正表；以及修正表保存组件，将由所述修正表制作组件所制作的修正表，保存于编码器1的存储组件。由于是这种结构，所以在固有误差成分中利用主要误差周期成分而制作修正表，通过制作高精度的修正表，可以进行角度误差的修正。
并且，本实施例的编码器1形成为能够抑制高次谐波的影响的结构。具体地说，本实施例的编码器1如上所述，包括基于磁敏元件传感器部40、磁敏元件传感器部50及磁敏元件传感器部60的检测结果(检测数据)，通过数据处理而求出旋转体2的角度位置的数据处理部90，此外，设置有消除规定次数(例如七次)以下的高次谐波的高次谐波消除图案，数据处理部90形成为能够利用消除超过规定次数的高次谐波的修正数据来修正磁敏元件传感器部60的检测数据的结构。即，形成为如下的结构：能够利用高次谐波消除图案来消除规定次数以下(例如七次以下)的高次谐波，并利用修正数据来消除超过规定次数(例如超过七次)的高次谐波。
(其它结构的实施例)
其次，利用图24及图25，对与所述编码器1不同的结构(磁敏元件传感器部60的配置不同的结构)的实施例进行说明。图24是用于说明编码器1中的相对于第一旋转磁铁30的磁敏元件传感器部61、磁敏元件传感器部62、磁敏元件传感器部63及磁敏元件传感器部64的配置的概略放大图，是与图9相对应的图。并且，图25是表示编码器1中的相对于第一旋转磁铁30的磁敏元件传感器部61、磁敏元件传感器部62、磁敏元件传感器部63及磁敏元件传感器部64的配线的图，是与图10相对应的图。
图9及图10等所示的编码器1中，磁敏元件传感器部61与磁敏元件传感器部62的输出、以及磁敏元件传感器部63与磁敏元件传感器部64的输出是以电角度计540°的间隔而配置，磁敏元件传感器部61与磁敏元件传感器部63是以机械角度计180°的间隔而配置(参照图9)。另一方面，图24及图25中所示的编码器1中，磁敏元件传感器部61与磁敏元件传感器部62的输出、以及磁敏元件传感器部63与磁敏元件传感器部64的输出是以电角度计360°的间隔而配置，磁敏元件传感器部61与磁敏元件传感器部63是以机械角度计180°且以正电角度计180°的间隔而配置(参照图24)。
如上所述，在图9及图10等中所示的编码器1中，磁敏元件传感器部61与磁敏元件传感器部62、以及磁敏元件传感器部63与磁敏元件传感器部64是以第一旋转磁铁30的相位为基准以磁周期计偏离1/2个周期份而配置。并且，磁敏元件传感器部61与磁敏元件传感器部63是以第一旋转磁铁30的相位为基准相位不偏离而配置。另一方面，图24及图25中所示的编码器1中，磁敏元件传感器部61与磁敏元件传感器部62、以及磁敏元件传感器部63与磁敏元件传感器部64是以第一旋转磁铁30的相位为基准相位不偏离而配置。并且，磁敏元件传感器部61与磁敏元件传感器部63是以第一旋转磁铁30的相位为基准以磁周期计偏离1/2个周期份而配置。
因此，图24及图25中所示的编码器1的配线形成为如图25所示的配线。具体地说，将磁敏元件传感器部62的输出线202以正极彼此及负极彼此连接于磁敏元件传感器部61的输出线201。并且，将磁敏元件传感器部64的输出线204以正极彼此及负极彼此连接于磁敏元件传感器部63的输出线203。并且，此外，将连接着输出线204的输出线203正负极相反地连接于连接着输出线202的输出线201。
并且，图9及图10等中所示的编码器1、以及图24及图25中所示的编码器1中，磁敏元件传感器部61与磁敏元件传感器部63、以及磁敏元件传感器部62与磁敏元件传感器部64是以机械角度计180°或大致180°的间隔而配置，但是并不限定于这种结构。例如，也可以相对于磁敏元件传感器部61及磁敏元件传感器部62分别在圆周方向上的两侧以机械角度计隔开大致120°的间隔而配置磁敏元件传感器部(即，等间隔或大致等间隔地配置各三个磁敏元件传感器部)。同样地，也可以等间隔或大致等间隔地配置四个以上的磁敏元件传感器部。但是，优选为磁敏元件传感器部彼此的输出位于以电角度计具有180°的整数倍的相位差的位置。因为如果是这种结构，就可以通过使各个磁敏元件传感器部的检测结果组合起来，而有效消除磁通变动的影响。
可以将如磁敏元件传感器部61与磁敏元件传感器部63、以及磁敏元件传感器部62与磁敏元件传感器部64那样，等间隔或大致等间隔地配置的磁敏元件传感器部表达为等间隔磁敏元件传感器部。并且，等间隔磁敏元件传感器部可以表达为容许规定的误差范围而等间隔地配置。在这里，所述规定的误差范围设为是从成为等间隔的位置起以磁周期计一个周期以内的范围，即是作为等间隔磁敏元件传感器部之中的第一等间隔磁敏元件传感器部的磁敏元件传感器部61与作为等间隔磁敏元件传感器部之中的第二等间隔磁敏元件传感器部的磁敏元件传感器部63是能够满足以电角度计具有180°的整数倍的相位差的位置关系的范围。
在这里，图26是用于说明图9及图10等中所示的编码器1中的相对于旋转磁铁的磁敏元件传感器部(等间隔磁敏元件传感器部)的配置的概略俯视图。并且，图26表示将作为等间隔磁敏元件传感器部的磁敏元件传感器部61与磁敏元件传感器部63、以及磁敏元件传感器部62与磁敏元件传感器部64以机械角度计隔开180°的间隔(等间隔)而配置的示例。
图27是用于说明与以上所述不同的编码器1中的相对于旋转磁铁的磁敏元件传感器部(等间隔磁敏元件传感器部)的配置的概略俯视图。并且，图27表示将作为等间隔磁敏元件传感器部的磁敏元件传感器部61、磁敏元件传感器部161、磁敏元件传感器部63与磁敏元件传感器部163，以及磁敏元件传感器部62、磁敏元件传感器部162、磁敏元件传感器部64与磁敏元件传感器部164以机械角度计隔开90°的间隔(等间隔)而配置的示例。
图28是用于说明又一个与以上所述不同的编码器1中的相对于旋转磁铁的磁敏元件传感器部(等间隔磁敏元件传感器部)的配置的概略俯视图。并且，图28表示将作为等间隔磁敏元件传感器部的磁敏元件传感器部61、磁敏元件传感器部261与磁敏元件传感器部263，以及磁敏元件传感器部62、磁敏元件传感器部262与磁敏元件传感器部264以机械角度计隔开大致120°的间隔(大致等间隔：容许规定的误差范围的等间隔)而配置的示例。
并且，除了磁敏元件传感器部60的配置以外，还可以将磁敏元件传感器部40或磁敏元件传感器部50设为其它结构。即，图4中所示的编码器1包括位于与第二旋转磁铁20的中心相向的位置上的磁阻元件即磁敏元件传感器部40、位于与第二旋转磁铁20相向的位置上的霍尔元件即磁敏元件传感器部51、以及位于与第二旋转磁铁20相向且相对于磁敏元件传感器部51在圆周方向上以机械角度计偏离90°的位置上的霍尔元件即磁敏元件传感器部52，但是只要能够检测出第二旋转磁铁20的粗略的绝对位置，就可以将磁敏元件传感器部40或磁敏元件传感器部50设为其它结构。
例如，可以设为在图4中所示的编码器1中省略了磁敏元件传感器部40的结构，即，包括位于与第二旋转磁铁20相向的位置上的霍尔元件即磁敏元件传感器部51、以及位于与第二旋转磁铁20相向且相对于磁敏元件传感器部51在圆周方向上以机械角度计偏离90°的位置上的霍尔元件即磁敏元件传感器部52的结构。即便是这种结构，由于霍尔元件即磁敏元件传感器部51及磁敏元件传感器部52均能够检测从N极到S极的磁场的方向，所以也能够检测出第二旋转磁铁20的粗略的绝对位置。
并且，例如，可以设为如下的结构：在图4中所示的编码器1中省略磁敏元件传感器部40，在相对于磁敏元件传感器部51在圆周方向上以机械角度计偏离180°的位置上设置霍尔元件即磁敏元件传感器部，此外，在相对于磁敏元件传感器部52在圆周方向上以机械角度计偏离180°的位置上设置霍尔元件即磁敏元件传感器部。即便是这种结构，由于四个霍尔元件即磁敏元件传感器部都能够检测从N极到S极的磁场的方向，所以也能够检测出第二旋转磁铁20的粗略的绝对位置。
在这里，如果对能够应用本发明的编码器1进行总结，则是能够应用本发明的编码器1包括：第一旋转磁铁30，其是在圆周方向上交替地磁化有多个N极及S极的旋转磁铁；以及多个磁敏元件传感器部60，包括检测第一旋转磁铁30的位置的第一磁敏元件70、及配置于相对于第一磁敏元件70的输出以电角度计具有90°的相位差的位置上而检测第一旋转磁铁30的位置的第二磁敏元件79。
并且，如图4及图8所示，作为磁敏元件传感器部60，包括相对于第一旋转磁铁30容许规定的误差范围而等间隔地配置的等间隔磁敏元件传感器部(例如，磁敏元件传感器部61)。
在这里，规定的误差范围是从成为等间隔的位置起以磁周期计一个周期以内的范围，即是等间隔磁敏元件传感器部之中的第一等间隔磁敏元件传感器部(例如，磁敏元件传感器部61)的第一磁敏元件70(例如磁敏元件71)的输出与等间隔磁敏元件传感器部之中的第二等间隔磁敏元件传感器部(例如，磁敏元件传感器部63)的第一磁敏元件70(例如磁敏元件75)的输出、以及第一等间隔磁敏元件传感器部(例如，磁敏元件传感器部61)的第二磁敏元件79(例如磁敏元件72)的输出与第二等间隔磁敏元件传感器部(例如，磁敏元件传感器部63)的第二磁敏元件79(例如磁敏元件76)的输出能够满足以电角度计具有180°的偶数倍(即，1相位份即360°的整数倍)的相位差的位置关系的范围。
并且，如图10所示，将第一等间隔磁敏元件传感器部的正输出端子(例如磁敏元件传感器部61的正输出端子HE1P及正输出端子HE2P)与第二等间隔磁敏元件传感器部的正输出端子(例如磁敏元件传感器部63的正输出端子HE1P及正输出端子HE2P)加以连接，将第一等间隔磁敏元件传感器部的负输出端子(例如磁敏元件传感器部61的负输出端子HE1N及负输出端子HE2N)与第二等间隔磁敏元件传感器部的负输出端子(例如磁敏元件传感器部63的负输出端子HE1N及负输出端子HE2N)加以连接。
通过包括多个磁敏元件传感器部60，所述磁敏元件传感器部60在能够以电角度计以90°的相位差检测的位置上设置有磁敏元件，而能够形成为高精度的编码器。而且，配置于从成为等间隔的位置起以磁周期计一个周期以内的范围内，即配置于使第一等间隔磁敏元件传感器部彼此的输出及第二等间隔磁敏元件传感器部彼此的输出能够满足以电角度计具有180°的偶数倍的相位差的位置关系的范围内，并且将第一等间隔磁敏元件传感器部的正输出端子HE1P及正输出端子HE2P与第二等间隔磁敏元件传感器部的正输出端子HE1P及正输出端子HE2P加以连接，将第一等间隔磁敏元件传感器部的负输出端子HE1N及负输出端子HE2N与第二等间隔磁敏元件传感器部的负输出端子HE1N及负输出端子HE2N加以连接。即，通过使配置于无相位偏离的位置(以磁周期计相位偏离一个周期份的位置)即机械上相离的位置上的第一等间隔磁敏元件传感器部及第二等间隔磁敏元件传感器部的输出平均化，可以抑制磁通变动的影响。
再者，在所述说明中，是以将磁敏元件传感器部61设为第一等间隔磁敏元件传感器部，将磁敏元件传感器部63设为第二等间隔磁敏元件传感器部的示例进行说明，但是也可以将磁敏元件传感器部63看作第一等间隔磁敏元件传感器部，将磁敏元件传感器部61看作第二等间隔磁敏元件传感器部。同样地，还可以将磁敏元件传感器部62看作第一等间隔磁敏元件传感器部，将磁敏元件传感器部64看作第二等间隔磁敏元件传感器部、以及将磁敏元件传感器部64看作第一等间隔磁敏元件传感器部，将磁敏元件传感器部62看作第二等间隔磁敏元件传感器部。
并且，如图24所示，规定的误差范围是从成为等间隔的位置起以磁周期计一个周期以内的范围，即是等间隔磁敏元件传感器部之中的第一等间隔磁敏元件传感器部(例如，磁敏元件传感器部61)的第一磁敏元件70(例如磁敏元件71)的输出与等间隔磁敏元件传感器部之中的第二等间隔磁敏元件传感器部(例如，磁敏元件传感器部63)的第一磁敏元件70(例如磁敏元件75)的输出、以及第一等间隔磁敏元件传感器部(例如，磁敏元件传感器部61)的第二磁敏元件79(例如磁敏元件72)的输出与第二等间隔磁敏元件传感器部(例如，磁敏元件传感器部63)的第二磁敏元件79(例如磁敏元件76)的输出能够满足以电角度计具有180°的奇数倍(即以磁周期计一个周期份即360°的整数倍－180°)的相位差的位置关系的范围。
并且，如图25所示，将第一等间隔磁敏元件传感器部的正输出端子HE1P及正输出端子HE2P与第二等间隔磁敏元件传感器部的负输出端子HE1N及负输出端子HE2N加以连接，将第一等间隔磁敏元件传感器部的负输出端子HE1N及负输出端子HE2N与第二等间隔磁敏元件传感器部的正输出端子HE1P及正输出端子HE2P加以连接。
通过包括多个磁敏元件传感器部60，所述磁敏元件传感器部60在能够以电角度计以90°的相位差检测的位置上设置有磁敏元件，可以形成为高精度的编码器。并且，配置于从成为等间隔的位置起以磁周期计一个周期以内的范围内，即配置于使第一等间隔磁敏元件传感器部彼此的输出及第二等间隔磁敏元件传感器部彼此的输出能够满足以电角度计具有180°的奇数倍的相位差的位置关系的范围内，并且将第一等间隔磁敏元件传感器部的正输出端子HE1P及正输出端子HE2P与第二等间隔磁敏元件传感器部的负输出端子HE1N及负输出端子HE2N加以连接，将第一等间隔磁敏元件传感器部的负输出端子HE1N及负输出端子HE2N与第二等间隔磁敏元件传感器部的正输出端子HE1P及正输出端子HE2P加以连接。即，通过使配置于以磁周期计相位偏离1/2个周期份的位置即机械上相离的位置上的第一等间隔磁敏元件传感器部及第二等间隔磁敏元件传感器部的输出中的一者反转并且平均化，可以抑制磁通变动的影响。
并且，如图8及图9等所示，在能够应用本发明的编码器1中，磁敏元件传感器部60是在一个封装体内包括第一磁敏元件70及第二磁敏元件79。因此，能够以高精度对第一磁敏元件70及第二磁敏元件79进行定位，能够设为特别高精度的编码器1。
并且，如上所述，在能够应用本发明的编码器1中，第一磁敏元件70及第二磁敏元件79是霍尔元件，能够单独检测磁场的方向(N极与S极的辨别)，因此能够廉价地形成编码器1。
但是，如上所述，也可以将第一磁敏元件70及第二磁敏元件79设为磁阻元件。通过这样操作，就检测相向的磁铁的旋转磁场，所以即使因为磁化不均或旋转部的抖动而使磁通强度发生变动，也能够稳定地检测旋转位置。
并且，能够应用本发明的编码器1例如，也可以如包含磁敏元件传感器部61及磁敏元件传感器部63的组、以及包含磁敏元件传感器部62及磁敏元件传感器部64的组那样，包括两组以上的两个等间隔磁敏元件传感器部。通过包括两组以上的两个等间隔磁敏元件传感器部，能够形成为特别高精度的编码器。
并且，如图4等所示，能够应用本发明的编码器1包括在圆周方向上交替地磁化有多个N极及S极的第一旋转磁铁30、检测第一旋转磁铁30的位置的作为第一旋转磁铁用磁敏元件的磁敏元件传感器部60、能够与第一旋转磁铁30一同旋转并在圆周方向上磁化有N极及S极的第二旋转磁铁20、以及检测第二旋转磁铁20的位置的第二旋转磁铁用磁敏元件即磁敏元件传感器部40及磁敏元件传感器部50。因此，利用第二旋转磁铁20与磁敏元件传感器部40及磁敏元件传感器部50，不但能够检测第一旋转磁铁30(旋转体2)的旋转量，而且能够检测绝对位置(角度位置)。
再者，在所述编码器1中，是包括在圆周方向上磁化有各一个N极及S极的第二旋转磁铁20的结构，但是只要是能够检测旋转体2的绝对位置(角度位置)的结构，第二旋转磁铁20就不限定于在圆周方向上磁化有各一个N极及S极的结构。
并且，如图8及图9等所示，能够应用本发明的编码器1中，作为磁敏元件传感器部60，除了等间隔磁敏元件传感器部(例如磁敏元件传感器部61及磁敏元件传感器部63)以外，设置有相对于至少一个等间隔磁敏元件传感器部(例如磁敏元件传感器部61)而配置于以机械角度计30°以下的接近磁敏元件传感器部(例如磁敏元件传感器部62)。
如上所述，在与等间隔磁敏元件传感器部接近的位置上包括接近磁敏元件传感器部，由此通过利用(例如平均化)等间隔磁敏元件传感器部的输出及接近磁敏元件传感器部的输出，可以抑制外部磁通的影响。例如，当在编码器1的外部大电流流入的供电线接近时，为了相对于所产生的磁场，使第一磁敏元件传感器部61与第二磁敏元件传感器部62以相同电平(level)消除磁通，可以配置于以机械角度计30°以下而抑制外部磁通的影响。
再者，在所述说明中，是将磁敏元件传感器部61及磁敏元件传感器部63设为等间隔磁敏元件传感器部，将磁敏元件传感器部62设为相对于磁敏元件传感器部61的接近磁敏元件传感器部而进行说明，但是也可以将磁敏元件传感器部61及磁敏元件传感器部63看作等间隔磁敏元件传感器部，将磁敏元件传感器部64看作相对于磁敏元件传感器部63的接近磁敏元件传感器部。同样地，还可以将磁敏元件传感器部62及磁敏元件传感器部64看作等间隔磁敏元件传感器部，将磁敏元件传感器部61看作相对于磁敏元件传感器部62的接近磁敏元件传感器部、以及将磁敏元件传感器部62及磁敏元件传感器部64看作等间隔磁敏元件传感器部，将磁敏元件传感器部63看作相对于磁敏元件传感器部64的接近磁敏元件传感器部。此外，还可以设置其它磁敏元件传感器部。
但是，磁敏元件传感器部60也可以以容许规定的误差范围的以机械角度计180°的配置，包括两个等间隔磁敏元件传感器部。例如，通过利用作为第一等间隔磁敏元件传感器部的磁敏元件传感器部61及作为第二等间隔磁敏元件传感器部的磁敏元件传感器部63两者构成等间隔磁敏元件传感器部(磁敏元件传感器60)，可以廉价地形成编码器。并且，通过将两个等间隔磁敏元件传感器部设为容许规定的误差范围的以机械角度计180°的配置，可以有效抑制磁通变动的影响。
本发明并不限于所述实施例，可以在不脱离其主旨的范围内以各种结构来实现。例如，与发明内容中所述的各实施例中的技术特征相对应的实施例中的技术特征可以适当地进行替换或组合，以解决所述问题的一部分或全部，或以达成所述效果的一部分或全部。
并且，只要所述技术特征在本说明书中没有作为必需的内容而说明，就可以适当地删除。

Claims (16)

1.一种编码器，其特征在于，包括：
旋转磁铁，在圆周方向上交替地磁化有多个N极及S极；以及
多个磁敏元件传感器部；并且
各所述多个磁敏元件传感器部包括检测所述旋转磁铁的位置的第一磁敏元件、及配置于相对于所述第一磁敏元件的输出以电角度计具有90°的相位差的位置上而检测所述旋转磁铁的位置的第二磁敏元件，
作为所述磁敏元件传感器部，包括相对于所述旋转磁铁容许规定的误差范围而等间隔地配置的等间隔磁敏元件传感器部，
所述规定的误差范围是从成为等间隔的位置起以磁周期计一个周期以内的范围，即是所述等间隔磁敏元件传感器部之中的第一等间隔磁敏元件传感器部的所述第一磁敏元件的输出与所述等间隔磁敏元件传感器部之中的第二等间隔磁敏元件传感器部的所述第一磁敏元件的输出、以及所述第一等间隔磁敏元件传感器部的所述第二磁敏元件的输出与所述第二等间隔磁敏元件传感器部的所述第二磁敏元件的输出能够满足以电角度计具有180°的偶数倍的相位差的位置关系的范围，
将所述第一等间隔磁敏元件传感器部的正输出端子与所述第二等间隔磁敏元件传感器部的正输出端子加以连接，将所述第一等间隔磁敏元件传感器部的负输出端子与所述第二等间隔磁敏元件传感器部的负输出端子加以连接。
2.根据权利要求1所述的编码器，其特征在于，
所述磁敏元件传感器部是在一个封装体内具有所述第一磁敏元件及所述第二磁敏元件。
3.根据权利要求1所述的编码器，其特征在于，
所述第一磁敏元件及所述第二磁敏元件是霍尔元件。
4.根据权利要求1所述的编码器，其特征在于，
所述第一磁敏元件及所述第二磁敏元件是磁阻元件。
5.根据权利要求1所述的编码器，其特征在于，
以容许所述规定的误差范围的以机械角度计180°的配置，包括两个等间隔磁敏元件传感器部。
6.根据权利要求5所述的编码器，其特征在于，
包括两组以上的所述两个等间隔磁敏元件传感器部。
7.根据权利要求1所述的编码器，其特征在于，
所述旋转磁铁是在圆周方向上交替地磁化有多个N极及S极的第一旋转磁铁，且
所述编码器包括能够与所述第一旋转磁铁一同旋转并且在圆周方向上磁化有N极及S极的第二旋转磁铁、及检测所述第二旋转磁铁的位置的第二旋转磁铁用磁敏元件。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的编码器，其特征在于，
作为所述磁敏元件传感器部，除了所述等间隔磁敏元件传感器部以外，设置有相对于至少一个所述等间隔磁敏元件传感器部而配置于以机械角度计30°以下的接近磁敏元件传感器部。
9.一种编码器，其特征在于，包括：
旋转磁铁，在圆周方向上交替地磁化有多个N极及S极；以及
多个磁敏元件传感器部；并且
各所述多个磁敏元件传感器部包括检测所述旋转磁铁的位置的第一磁敏元件、及配置于相对于所述第一磁敏元件的输出以电角度计具有90°的相位差的位置上而检测所述旋转磁铁的位置的第二磁敏元件，
作为所述磁敏元件传感器部，包括相对于所述旋转磁铁容许规定的误差范围而等间隔地配置的等间隔磁敏元件传感器部，
所述规定的误差范围是从成为等间隔的位置起以磁周期计一个周期以内的范围，即是所述等间隔磁敏元件传感器部之中的第一等间隔磁敏元件传感器部的所述第一磁敏元件的输出与所述等间隔磁敏元件传感器部之中的第二等间隔磁敏元件传感器部的所述第一磁敏元件的输出、以及所述第一等间隔磁敏元件传感器部的所述第二磁敏元件的输出与所述第二等间隔磁敏元件传感器部的所述第二磁敏元件的输出能够满足以电角度计具有180°的奇数倍的相位差的位置关系的范围，
将所述第一等间隔磁敏元件传感器部的正输出端子与所述第二等间隔磁敏元件传感器部的负输出端子加以连接，将所述第一等间隔磁敏元件传感器部的负输出端子与所述第二等间隔磁敏元件传感器部的正输出端子加以连接。
10.根据权利要求9所述的编码器，其特征在于，
所述磁敏元件传感器部是在一个封装体内具有所述第一磁敏元件及所述第二磁敏元件。
11.根据权利要求9所述的编码器，其特征在于，
所述第一磁敏元件及所述第二磁敏元件是霍尔元件。
12.根据权利要求9所述的编码器，其特征在于，
所述第一磁敏元件及所述第二磁敏元件是磁阻元件。
13.根据权利要求9所述的编码器，其特征在于，
以容许所述规定的误差范围的以机械角度计180°的配置，包括两个等间隔磁敏元件传感器部。
14.根据权利要求13所述的编码器，其特征在于，
包括两组以上的所述两个等间隔磁敏元件传感器部。
15.根据权利要求9所述的编码器，其特征在于，
所述旋转磁铁是在圆周方向上交替地磁化有多个N极及S极的第一旋转磁铁，且
所述编码器包括能够与所述第一旋转磁铁一同旋转并且在圆周方向上磁化有N极及S极的第二旋转磁铁、及检测所述第二旋转磁铁的位置的第二旋转磁铁用磁敏元件。
16.根据权利要求9至15中任一项所述的编码器，其特征在于，
作为所述磁敏元件传感器部，除了所述等间隔磁敏元件传感器部以外，设置有相对于至少一个所述等间隔磁敏元件传感器部而配置于以机械角度计30°以下的接近磁敏元件传感器部。
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