CN115427764A - 旋转检测器 - Google Patents
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Abstract
旋转检测器具备:第1磁体和第2磁体,该第1磁体和第2磁体与旋转轴一起旋转,且在旋转轴的旋转方向上具有第1相位差地配置;1个以上的发电元件,该1个以上的发电元件通过第1磁体和第2磁体与旋转轴一起旋转所产生的磁场的变化来进行发电;以及第1~第4磁传感器,该第1~第4磁传感器基于1个以上的发电元件发电产生的电力进行动作,对由第1磁体产生的磁场和由第2磁体产生的磁场进行检测,第1磁体具有N极、以及配置于比N极靠旋转轴的径向上的内侧的位置的S极,第2磁体具有S极、以及配置于比S极靠旋转轴的径向上的内侧的位置的N极。
Description
技术领域
本公开涉及旋转检测器。本公开尤其涉及对旋转轴的旋转进行检测的旋转检测器。
背景技术
以往,已知有一种对电动机的旋转轴的旋转进行检测的旋转检测器。例如,在专利文献1中公开了一种旋转检测器,该旋转检测器具备设于轴的圆板形状的磁体、以及由磁性线和拾取线圈构成的3个发电部,3个发电部分别配置于构成于磁体的端面侧的假想的三角形的多个边。
然而,专利文献1的旋转检测器需要3个以上的发电部,小型化是困难的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本国专利第6336232号公报
发明内容
因此,本公开的目的在于提供一种能够容易地小型化的旋转检测器。
本公开的一方案的旋转检测器具备:第1磁体和第2磁体,该第1磁体和第2磁体与旋转轴一起旋转,且在所述旋转轴的旋转方向上彼此具有第1相位差地配置;1个以上的发电元件,该1个以上的发电元件通过所述第1磁体和所述第2磁体与所述旋转轴一起旋转所产生的磁场的变化来进行发电;以及多个磁传感器,该多个磁传感器基于所述1个以上的发电元件发电产生的电力进行动作,对由所述第1磁体产生的磁场和由所述第2磁体产生的磁场进行检测,所述第1磁体具有第1N极、以及配置于比所述第1N极靠所述旋转轴的径向上的内侧的位置的第1S极,所述第2磁体具有第2S极、以及配置于比所述第2S极靠所述旋转轴的径向上的内侧的位置的第2N极。
根据本公开的一方案的旋转检测器,能够容易地小型化。
附图说明
图1是表示具备实施方式1的旋转检测器的电动机的图。
图2是表示图1的旋转检测器的基板和旋转板的图。
图3是表示图1的旋转检测器的功能结构的框图。
图4是用于对旋转轴逆时针旋转的情况下的、图1的旋转检测器的判定动作进行说明的图。
图5是用于对旋转轴顺时针旋转的情况下的、图1的旋转检测器的判定动作进行说明的图。
图6是表示示出各旋转位置处的1个以上的发电元件的状态和第1~第4磁传感器的状态的表的图。
图7是表示示出预先确定的旋转轴的旋转位置的预定移位的表的图。
图8是表示实施方式2的旋转检测器的图。
图9是表示实施方式2的旋转检测器的变形例的图。
图10是表示实施方式3的旋转检测器的图。
图11是表示实施方式3的旋转检测器的变形例的图。
图12是表示实施方式4的旋转检测器的旋转板的图。
图13是表示实施方式5的旋转检测器的旋转板的图。
图14是表示第1磁体的配置和第2磁体的配置的其他例子的图。
图15是表示1个以上的发电元件的配置的其他例子的图。
图16是表示多个磁传感器的配置的其他例子的图。
图17是表示另一实施方式的旋转检测器的图。
图18是表示其他实施方式的旋转检测器的图。
具体实施方式
以下,对本公开的实施方式进行说明。此外,以下说明的实施方式均表示本公开的一具体例。因此,在以下的实施方式中示出的数值、构成要素、构成要素的配置位置和连接方式、以及工序和工序的顺序等为一例,并非旨在限定本公开。因此,将以下的实施方式的构成要素中的、未被记载于表示本公开的最上位概念的独立权利要求的构成要素作为任意的构成要素进行说明。
另外,各图是示意图,不一定严格图示。此外,在各图中,对实质上相同的结构标注相同的附图标记,并且省略或简化重复的说明。
[实施方式1]
(旋转检测器的结构)
以下,参照附图对实施方式1的旋转检测器14进行说明。
图1是表示具备实施方式1的旋转检测器14的电动机1的图。图2是表示图1的旋转检测器14的基板18和旋转板16的图。在图2中,图2的(a)表示图1的旋转检测器14的基板18,图2的(b)表示图1的旋转检测器14的旋转板16。此外,在图1中,用剖面示出了壳体12。参照图1和图2对实施方式1的旋转检测器14、以及具备旋转检测器14的电动机1的结构进行说明。
如图1所示,电动机1具备主体4、转子6、定子8、旋转轴10、壳体12和旋转检测器14。此外,旋转轴10的轴向是指图1的箭头X所示的方向。旋转轴10的径向是指图2的箭头Y所示的方向。旋转轴10的周向是指图2的箭头Z所示的方向。旋转轴10的径向和周向与轴向正交。
转子6和定子8被收纳于主体4。转子6相对于定子8旋转。
旋转轴10为圆柱状等棒状。旋转轴10被固定于转子6。旋转轴10绕旋转轴10的轴心A旋转。例如,当向电动机1供给电力时,旋转轴10基于该电力而与转子6一起以轴心A为旋转中心进行旋转。旋转轴10的旋转方向与旋转轴10的周向一致(参照图2的箭头Z)。在旋转轴10的轴向上的一端部设有旋转检测器14。在旋转轴10的轴向上的另一端部安装有通过旋转轴10的旋转而被驱动旋转的负载(未图示)等。例如,旋转轴10由铁等磁性金属形成。
壳体12以将旋转轴10的轴向上的一端部以及旋转检测器14覆盖的方式安装于主体4。例如,壳体12由铁等磁性金属形成。
旋转检测器14对旋转轴10的旋转进行检测。具体而言,旋转检测器14对旋转轴10的旋转位置、旋转轴10的旋转方向、以及旋转轴10的旋转数等进行检测。例如,旋转检测器14是绝对编码器。如上所述,旋转检测器14设于旋转轴10的轴向上的一端部。如图1和图2所示,旋转检测器14具有旋转板16、基板18、第1磁体20、第2磁体22、后述的1个以上的发电元件(24、26)、后述的多个磁传感器(46、48、50、52)和控制电路36。
旋转板16沿着与旋转轴10的轴向正交的方向延伸。具体而言,旋转板16是具有沿着与旋转轴10的轴向正交的方向延伸的主面的圆板状。旋转板16在从旋转轴10的轴向观察时为圆形。旋转板16被安装于旋转轴10的轴向上的一端部。旋转板16的轴心和旋转轴10的轴心A一致。旋转板16与旋转轴10一起旋转。
基板18沿着与旋转轴10的轴向正交的方向延伸。具体而言,基板18是具有沿着与旋转轴10的轴向正交的方向延伸的主面的圆板状。基板18在从旋转轴10的轴向观察时为圆形。基板18在旋转轴10的轴向上与旋转轴10的一端部以及旋转板16隔开间隔地配置,并与旋转板16相对。基板18的轴心和旋转轴10的轴心A一致。基板18被固定于壳体12的内表面,不与旋转轴10一起旋转。
第1磁体20和第2磁体22在旋转轴10的旋转方向上彼此具有第1相位差地配置。第1相位差为90°。第1磁体20和第2磁体22在旋转轴10的旋转方向上配置于错开了90°的位置。在此,第1相位差是沿旋转轴10的径向延伸且通过第1磁体20的宽度方向上的中心的中心线B和沿旋转轴10的径向延伸且通过第2磁体22的宽度方向上的中心的中心线C所成的角度。换言之,在此,第1相位差是通过与第1磁体20的磁极排列的方向(旋转轴10的径向)正交的方向上的、第1磁体20的中心且沿旋转轴10的径向延伸的中心线B和通过与第2磁体22的磁极排列的方向(旋转轴10的径向)正交的方向上的、第2磁体22的中心且沿旋转轴10的径向延伸的中心线C所成的角度。
第1磁体20是沿旋转轴10的径向延伸且呈棒状的磁体。第1磁体20配置于旋转板16的基板18侧的主面。第1磁体20具有N极、以及配置于比该N极靠旋转轴10的径向上的内侧的位置的S极。这样,第1磁体20被配置为N极和S极沿旋转轴10的径向排列。当旋转轴10旋转时,第1磁体20与旋转板16、第2磁体22以及旋转轴10一起旋转。
第2磁体22是沿旋转轴10的径向延伸且呈棒状的磁体。第2磁体22配置于旋转板16的基板18侧的主面。第2磁体22如上述那样与第1磁体20具有第1相位差地配置。第2磁体22在旋转轴10的旋转方向上与第1磁体20隔开间隔地配置。第2磁体22沿旋转轴10的方向与第1磁体20排列配置。第2磁体22具有S极、以及配置于比该S极靠旋转轴10的径向上的内侧的位置的N极。这样,第2磁体22被配置为N极和S极沿旋转轴10的径向排列。当旋转轴10旋转时,第2磁体22与旋转板16、第1磁体20以及旋转轴10一起旋转。
1个以上的发电元件具有第1发电元件24和第2发电元件26。第1发电元件24和第2发电元件26通过第1磁体20和第2磁体22与旋转轴10一起旋转所产生的磁场的变化来进行发电。第1发电元件24和第2发电元件26在旋转轴10的旋转方向上彼此具有第2相位差地配置。第2相位差为180°,第1发电元件24和第2发电元件26在旋转轴10的旋转方向上配置于错开了180°的位置。在此,第2相位差是沿旋转轴10的径向延伸且通过第1磁感应部38(后述)的中心(轴心)的中心线D和沿旋转轴10的径向延伸且通过第2磁感应部42(后述)的中心(轴心)的中心线E所成的角度。第2相位差和第1相位差不同。
第1发电元件24沿旋转轴10的径向延伸,配置于基板18的与旋转轴10相反的一侧(与旋转板16相反的一侧)的主面。第1发电元件24具有第1磁感应部38、以及卷绕于第1磁感应部38的第1线圈40。第1磁感应部38是沿旋转轴10的径向延伸的磁性体。第1磁感应部38位于基板18的与旋转板16相反的一侧的位置。例如,第1磁感应部38是表现出大巴克豪森效应的磁性体,是沿旋转轴10的径向延伸的韦根线。韦根线是当沿着韦根线的长度方向施加预定值以上的磁场时磁化方向一致朝向长度方向上的一方的磁性体。当沿着韦根线的长度方向流动的磁通的方向变化时,韦根线的磁化方向跳跃性地反转,在卷绕于韦根线的线圈的两端感应出电压脉冲。这样,第1发电元件24进行发电。
第2发电元件26沿旋转轴10的径向延伸,配置于基板18的与旋转轴10相反的一侧(与旋转板16相反的一侧)的主面。第2发电元件26具有第2磁感应部42、以及卷绕于第2磁感应部42的第2线圈44。第2磁感应部42是沿旋转轴10的径向延伸的磁性体。第2磁感应部42位于基板18的与旋转板16相反的一侧的位置。例如,第2磁感应部42是表现出大巴克豪森效应(large Barkhausen effect)的磁性体,是沿旋转轴10的径向延伸的韦根线(Wiegandwire)。第2发电元件26以与第1发电元件24相同的方式进行发电。
多个磁传感器具有第1磁传感器46、第2磁传感器48、第3磁传感器50和第4磁传感器52。第1磁传感器46、第2磁传感器48、第3磁传感器50和第4磁传感器52分别在第1发电元件24发电的情况下基于来自第1发电元件24的电力进行动作,对由第1磁体20产生的磁场和由第2磁体22产生的磁场进行检测。第1磁传感器46、第2磁传感器48、第3磁传感器50和第4磁传感器52分别在第2发电元件26发电的情况下基于来自第2发电元件26的电力进行动作,对由第1磁体20产生的磁场和由第2磁体22产生的磁场进行检测。
第1磁传感器46、第2磁传感器48、第3磁传感器50和第4磁传感器52配置于基板18的旋转轴10侧(旋转板16侧)的主面。第1磁传感器46、第2磁传感器48、第3磁传感器50和第4磁传感器52在旋转轴10的旋转方向上具有相位差地配置。第1磁传感器46、第2磁传感器48、第3磁传感器50和第4磁传感器52沿着旋转轴10的旋转方向排列配置。当从旋转轴10的轴向观察时,第1磁传感器46、第2磁传感器48、第3磁传感器50和第4磁传感器52不与第1发电元件24和第2发电元件26重叠。具体而言,对于第1磁传感器46,其与第1磁感应部38具有120°的相位差地配置,与第2磁感应部42具有60°的相位差地配置。对于第2磁传感器48,其与第1磁感应部38具有60°的相位差地配置,与第2磁感应部42具有120°的相位差地配置,与第1磁传感器46具有60°的相位差地配置。对于第3磁传感器50,其与第1磁感应部38具有60°的相位差地配置,与第2磁感应部42具有120°的相位差地配置,与第1磁传感器46具有180°的相位差地配置。对于第4磁传感器52,其与第1磁感应部38具有120°的相位差地配置,与第2磁感应部42具有60°的相位差地配置,与第1磁传感器46具有120°的相位差地配置。
控制电路36配置于基板18的旋转轴10侧(旋转板16侧)的主面的中央。控制电路36与第1发电元件24等电连接。关于控制电路36的详细内容将进行后述。
图3是表示图1的旋转检测器14的功能结构的框图。参照图3对旋转检测器14的功能结构进行说明。
控制电路36具有全波整流部54、电压调节器56、断线诊断部58和逆流防止开关60。
全波整流部54连接于第1发电元件24,对由第1发电元件24发电产生的电压脉冲进行整流。
在电压调节器56中,将接地电位作为基准电位,将由全波整流部54的输出电压充电的电容器的端子间电压作为输入电压,输出一定的电压。电压调节器56的输出电压被向第1磁传感器46、第2磁传感器48、第3磁传感器50、第4磁传感器52以及信息处理部82(后述)等供给(参照图3的黑色菱形)。从电压调节器56输出电压的期间是第1发电元件24发电而产生电压脉冲的期间。即,在第1发电元件24发电而产生电压脉冲的期间,来自电压调节器56的电压被向第1磁传感器46、第2磁传感器48、第3磁传感器50、第4磁传感器52以及信息处理部82等供给,上述第1磁传感器46、第2磁传感器48、第3磁传感器50、第4磁传感器52以及信息处理部82等进行动作。例如,电压调节器56是LDO(Low Drop Out)调节器。
断线诊断部58连接于全波整流部54的输入端子,诊断有无断线。
逆流防止开关60串联连接于全波整流部54与电压调节器56之间,防止电流自电压调节器56向全波整流部54流动的情况。
控制电路36还具有全波整流部62、电压调节器64、断线诊断部66和逆流防止开关68。
全波整流部62连接于第2发电元件26,对由第2发电元件26发电产生的电压脉冲进行整流。
在电压调节器64中,将接地电位作为基准电位,将由全波整流部62的输出电压充电的电容器的端子间电压作为输入电压,输出一定的电压。电压调节器64的输出电压被向第1磁传感器46、第2磁传感器48、第3磁传感器50、第4磁传感器52以及信息处理部82(后述)等供给(参照图3的黑色菱形)。自电压调节器64输出电压的期间是第2发电元件26发电而产生电压脉冲的期间。即,在第2发电元件26发电而产生电压脉冲的期间,来自电压调节器64的电压被向第1磁传感器46、第2磁传感器48、第3磁传感器50、第4磁传感器52以及信息处理部82等供给,上述第1磁传感器46、第2磁传感器48、第3磁传感器50、第4磁传感器52以及信息处理部82等进行动作。例如,电压调节器64是LDO(Low Drop Out)调节器。
断线诊断部66连接于全波整流部62的输入端子,诊断有无断线。
逆流防止开关68串联连接于全波整流部62与电压调节器64之间,防止电流自电压调节器64向全波整流部62流动的情况。
控制电路36还具有比较器70、72、74、76、78、80、信息处理部82、存储部84和通信部86。
在比较器70中,接收第1磁传感器46的检测信号,将该检测信号与预定的电压值进行比较,并将作为比较结果的输出电压向信息处理部82输出。在比较器72中,接收第2磁传感器48的检测信号,将该检测信号与预定的电压值进行比较,并将作为比较结果的输出电压向信息处理部82输出。在比较器74中,接收第3磁传感器50的检测信号,将该检测信号与预定的电压值进行比较,并将作为比较结果的输出电压向信息处理部82输出。在比较器76中,接收第4磁传感器52的检测信号,将该检测信号与预定的电压值进行比较,并将作为比较结果的输出电压向信息处理部82输出。
在比较器78中,接收电压调节器56的输出电压,将该输出电压与预定的电压值进行比较,并将作为比较结果的输出电压向信息处理部82输出。在比较器80中,接收电压调节器64的输出电压,将该输出电压与预定的电压值进行比较,并将作为比较结果的输出电压向信息处理部82输出。
信息处理部82使用检测信息对旋转轴10的旋转位置和旋转方向中的至少一者进行判定,并使判定结果存储于存储部84即可,该检测信息包括表示1个以上的发电元件中的哪一个发电元件发电的发电信息和第1~第4磁传感器46、48、50、52的检测结果。优选的是,信息处理部82对旋转轴10的旋转位置和旋转方向这两者进行判定,使判定结果存储于存储部84。信息处理部82基于来自比较器78、80的输出电压,对1个以上的发电元件中的哪一个发电元件发电、即第1发电元件24和第2发电元件26中的哪一个发电进行判定。信息处理部82基于来自比较器70、72、74、76的输出电压,对第1~第4磁传感器46、48、50、52各自的检测结果进行判定。
每当1个以上的发电元件中的任一个发电元件进行发电时,信息处理部82就使用检测信息对旋转轴10的旋转位置进行判定。信息处理部82使判定出的旋转轴10的旋转位置存储于存储部84。信息处理部82基于本次判定出的旋转轴10的旋转位置、以及存储于存储部84的上次判定出的旋转轴10的旋转位置,来更新用于计算出旋转轴10的旋转数的计数值,使计数值存储于存储部84。详细内容将后述,每当旋转轴10逆时针旋转1周时,信息处理部82就使计数值递增。另一方面,每当旋转轴10顺时针旋转1周时,信息处理部82就使计数值递减。这样,信息处理部82通过对计数值进行更新来计算出旋转轴10的旋转数。此外,顺时针意为在旋转轴10的轴向上从基板18的与旋转板16相反的一侧观察时的顺时针。逆时针意为在旋转轴10的轴向上从基板18的与旋转板16相反的一侧观察时的逆时针。在以下的说明中也同样。
另外,信息处理部82使旋转轴10的旋转位置和发电信息相关联地存储于存储部84。由此,可知第1发电元件24和第2发电元件26发电时的旋转轴10的旋转位置。
存储部84存储旋转轴10的旋转位置和旋转方向等。例如,存储部84由FRAM(Ferroelectric Random Access Memory,注册商标)等非易失性存储器构成。
通信部86通过有线或无线与ASIC(Application Specific Integrated Circuit,面向特定用途的集成电路)可通信地连接。
以上,对实施方式1的旋转检测器14、以及具备旋转检测器14的电动机1的结构进行了说明。
(旋转检测器的判定动作)
接下来,对实施方式1的旋转检测器14的判定动作的一例进行说明。
图4是用于对旋转轴10逆时针旋转的情况下的、图1的旋转检测器14的判定动作进行说明的图,图4的(a)表示箭头F位于位置I的状态,图4的(b)表示箭头F位于位置II的状态,图4的(c)表示箭头F位于位置III的状态,图4的(d)表示箭头F位于位置IV的状态。图5是用于对旋转轴10顺时针旋转的情况下的、图1的旋转检测器14的判定动作进行说明的图,图5的(a)表示箭头F位于位置V的状态,图5的(b)表示箭头F位于位置VI的状态,图5的(c)表示箭头F位于位置VII的状态,图5的(d)表示箭头F位于位置VIII的状态。图6是表示示出各旋转位置处的1个以上的发电元件和第1~第4磁传感器46、48、50、52的状态的表的图。在图6中,CCW(Counter Clock Wise)表示逆时针,CW(Clock Wise)表示顺时针。图7是表示示出预先确定的旋转轴10的旋转位置的预定移位的表的图。
此外,在以下的说明中,如图4和图5所示,用假想的箭头F表示旋转轴10的旋转方向上的、第1磁体20与第2磁体22的中间的位置来进行说明。具体而言,箭头F在旋转轴10的旋转方向上位于与第1磁体20具有45°的相位差的位置,且位于与第2磁体22具有45°的相位差的位置。
将在从基板18的轴心(径向上的中心)观察时配置有第1发电元件24的方向(参照图2的D)设为旋转轴10的旋转方向上的0°(360°),将330°的位置设为位置I,将240°的位置设为位置II,将150°的位置设为位置III,将60°的位置设为位置IV来进行说明。将30°的位置设为位置V,将120°的位置设为位置VI,将210°的位置设为位置VII,将300°的位置设为位置VIII来进行说明。
将第1发电元件24被N极位于比S极靠外侧的位置的第1磁体20磁化的状态、以及第2发电元件26被N极位于比S极靠外侧的位置的第1磁体20磁化的状态设为HIGH状态来进行说明。将第1发电元件24被S极位于比N极靠外侧的位置的第2磁体22磁化的状态、以及第2发电元件26被S极位于比N极靠外侧的位置的第2磁体22磁化的状态设为LOW状态来进行说明。第1发电元件24和第2发电元件26在从HIGH状态转变至LOW状态的情况、以及从LOW状态转变至HIGH状态的情况下进行发电。在图6中,用●表示从HIGH状态转变至LOW状态并进行发电的情况,用〇表示从LOW状态转变至HIGH状态并进行发电的情况。
另外,在第1磁体20或第2磁体22位于第1磁传感器46的附近的情况下,第1磁传感器46输出high电平的信号,在第1磁体20和第2磁体22不位于第1磁传感器46的附近的情况下,第1磁传感器46输出low电平的信号,以此来进行说明。同样地,在第1磁体20或第2磁体22位于第2磁传感器48的附近的情况下,第2磁传感器48输出high电平的信号,在第1磁体20和第2磁体22不位于第2磁传感器48的附近的情况下,第2磁传感器48输出low电平的信号,以此来进行说明。在第1磁体20或第2磁体22位于第3磁传感器50的附近的情况下,第3磁传感器50输出high电平的信号,在第1磁体20和第2磁体22不位于第3磁传感器50的附近的情况下,第3磁传感器50输出low电平的信号,以此来进行说明。在第1磁体20或第2磁体22位于第4磁传感器52的附近的情况下,第4磁传感器52输出high电平的信号,在第1磁体20和第2磁体22不位于第4磁传感器52的附近的情况下,第4磁传感器52输出low电平的信号,以此来进行说明。在图6中,将HIGH状态、LOW状态、high电平和low电平分别表示为H、L、h和l。
首先,参照图4对旋转轴10逆时针旋转的情况进行说明。在该情况下,当箭头F位于位置I、位置II、位置III和位置IV时,第1发电元件24和第2发电元件26中的一者发电。
例如,对如下情况进行说明:从箭头F位于0°的位置、第1发电元件24为HIGH状态、第2发电元件26为LOW状态的情况开始,旋转轴10逆时针旋转。
如图4的(a)所示,当箭头F位于位置I时,第2磁体22位于第1发电元件24的附近,第1发电元件24被第2磁体22磁化。由此,第1发电元件24从HIGH状态转变至LOW状态并进行发电。另一方面,第2发电元件26保持LOW状态,不发电。此外,在此,将从旋转轴10的轴向观察时在旋转轴10的旋转方向上第1磁体20的至少一部分位于以第1磁感应部38为中心的30°的范围内的情况作为第1磁体20位于第1发电元件24的附近的情况来进行说明。将第2磁体22的至少一部分位于以第1磁感应部38为中心的30°的范围内的情况作为第2磁体22位于第1发电元件24的附近的情况来进行说明。对于第2发电元件26也同样。
通过第1发电元件24发电,从而第1~第4磁传感器46、48、50、52基于来自第1发电元件24的电力进行动作。当箭头F位于位置I时,第1磁体20位于第3磁传感器50的附近。因此,第3磁传感器50输出high电平的信号。另一方面,第1磁体20和第2磁体22不位于第1磁传感器46、第2磁传感器48和第4磁传感器52的附近,第1磁传感器46、第2磁传感器48和第4磁传感器52输出low电平的信号。此外,在此,将从旋转轴10的轴向观察时在旋转轴10的旋转方向上第1磁体20的至少一部分位于以第3磁传感器50为中心的30°的范围内的情况作为第1磁体20位于第3磁传感器50的附近的情况来进行说明。将第2磁体22的至少一部分位于以第3磁传感器50为中心的30°的范围内的情况作为第2磁体22位于第3磁传感器50的附近的情况来进行说明。对于第1磁传感器46、第2磁传感器48和第4磁传感器52也同样。
如图6所示,当箭头F位于位置I时,第1发电元件24发电,第2发电元件26不发电,第3磁传感器50输出high电平的信号,第1磁传感器46、第2磁传感器48和第4磁传感器52输出low电平的信号。因此,信息处理部82将第1发电元件24发电、第2发电元件26不发电、第3磁传感器50输出high电平的信号、第1磁传感器46、第2磁传感器48和第4磁传感器52输出low电平的信号的情况判定为箭头F位于位置I的附近。
如图4的(b)所示,当旋转轴10进一步逆时针旋转,箭头F位于位置II时,第1磁体20位于第2发电元件26的附近,第2发电元件26被第1磁体20磁化。由此,第2发电元件26从LOW状态转变至HIGH状态并进行发电。另一方面,第1发电元件24保持LOW状态,不发电。
通过第2发电元件26发电,从而第1~第4磁传感器46、48、50、52基于来自第2发电元件26的电力进行动作。当箭头F位于位置II时,第2磁体22位于第3磁传感器50的附近。因此,第3磁传感器50输出high电平的信号。另一方面,第1磁体20和第2磁体22不位于第1磁传感器46、第2磁传感器48和第4磁传感器52的附近,第1磁传感器46、第2磁传感器48和第4磁传感器52输出low电平的信号。
如图6所示,当箭头F位于位置II时,第2发电元件26发电,第1发电元件24不发电,第3磁传感器50输出high电平的信号,第1磁传感器46、第2磁传感器48和第4磁传感器52输出low电平的信号。因此,信息处理部82将第2发电元件26发电、第1发电元件24不发电、第3磁传感器50输出high电平的信号、第1磁传感器46、第2磁传感器48和第4磁传感器52输出low电平的信号的情况判定为箭头F位于位置II的附近。
如图4的(c)所示,当旋转轴10进一步逆时针旋转,箭头F位于位置III时,第2磁体22位于第2发电元件26的附近,第2发电元件26被第2磁体22磁化。由此,第2发电元件26从HIGH状态转变至LOW状态并进行发电。另一方面,第1发电元件24保持LOW状态,不发电。
通过第2发电元件26发电,从而第1~第4磁传感器46、48、50、52基于来自第2发电元件26的电力进行动作。当箭头F位于位置III时,第1磁体20位于第1磁传感器46的附近。因此,第1磁传感器46输出high电平的信号。另一方面,第1磁体20和第2磁体22不位于第2磁传感器48、第3磁传感器50和第4磁传感器52的附近,第2磁传感器48、第3磁传感器50和第4磁传感器52输出low电平的信号。
如图6所示,当箭头F位于位置III时,第2发电元件26发电,第1发电元件24不发电,第1磁传感器46输出high电平的信号,第2磁传感器48、第3磁传感器50和第4磁传感器52输出low电平的信号。因此,信息处理部82将第2发电元件26发电、第1发电元件24不发电、第1磁传感器46输出high电平的信号、第2磁传感器48、第3磁传感器50和第4磁传感器52输出low电平的信号的情况判定为箭头F位于位置III的附近。
如图4的(d)所示,当旋转轴10进一步逆时针旋转,箭头F位于位置IV时,第1磁体20位于第1发电元件24的附近,第1发电元件24被第1磁体20磁化。由此,第1发电元件24从LOW状态转变至HIGH状态并进行发电。另一方面,第2发电元件26保持LOW状态,不发电。
通过第1发电元件24发电,从而第1~第4磁传感器46、48、50、52基于来自第1发电元件24的电力进行动作。当箭头F位于位置IV时,第2磁体22位于第1磁传感器46的附近。因此,第1磁传感器46输出high电平的信号。另一方面,第1磁体20和第2磁体22不位于第2磁传感器48、第3磁传感器50和第4磁传感器52的附近,第2磁传感器48、第3磁传感器50和第4磁传感器52输出low电平的信号。
如图6所示,当箭头F位于位置IV时,第1发电元件24发电,第2发电元件26不发电,第1磁传感器46输出high电平的信号,第2磁传感器48、第3磁传感器50和第4磁传感器52输出low电平的信号。因此,信息处理部82将第1发电元件24发电、第2发电元件26不发电、第1磁传感器46输出high电平的信号、第2磁传感器48、第3磁传感器50和第4磁传感器52输出low电平的信号的情况判定为箭头F位于位置IV的附近。
如图4的(a)所示,当旋转轴10进一步逆时针旋转,箭头F再次位于位置I时,如上所述,第1发电元件24发电,第2发电元件26不发电,第3磁传感器50输出high电平的信号,第1磁传感器46、第2磁传感器48和第4磁传感器52输出low电平的信号。
信息处理部82在箭头F从位置IV移位至位置I的情况下使旋转数的计数值递增。具体而言,信息处理部82对当前的旋转数的计数值加1。由此,在计数值的初始值为0的情况下,计数值变为1,从而可知旋转轴10逆时针旋转了1周。信息处理部82在旋转轴10进一步逆时针旋转了1周的情况下进一步加1,计数值成为2。由此可知,旋转轴10逆时针旋转了两周。
参照图5对旋转轴10顺时针旋转的情况进行说明。在该情况下,当箭头F位于位置V、位置VI、位置VII和位置VIII时,第1发电元件24和第2发电元件26中的一者发电。
例如,对如下情况进行说明:从箭头F位于0°的位置、第1发电元件24为LOW状态、第2发电元件26为HIGH状态的情况开始,旋转轴10顺时针旋转。
如图5的(a)所示,当箭头F位于位置V时,第1磁体20位于第1发电元件24的附近,第1发电元件24被第1磁体20磁化。由此,第1发电元件24从LOW状态转变至HIGH状态并进行发电。另一方面,第2发电元件26保持HIGH状态,不发电。
通过第1发电元件24发电,从而第1~第4磁传感器46、48、50、52基于来自第1发电元件24的电力进行动作。当箭头F位于位置V时,第2磁体22位于第2磁传感器48的附近。因此,第2磁传感器48输出high电平的信号。另一方面,第1磁体20和第2磁体22不位于第1磁传感器46、第3磁传感器50和第4磁传感器52的附近,第1磁传感器46、第3磁传感器50和第4磁传感器52输出low电平的信号。
如图6所示,当箭头F位于位置V时,第1发电元件24发电,第2发电元件26不发电,第2磁传感器48输出high电平的信号,第1磁传感器46、第3磁传感器50和第4磁传感器52输出low电平的信号。因此,信息处理部82将第1发电元件24发电、第2发电元件26不发电、第2磁传感器48输出high电平的信号、第1磁传感器46、第3磁传感器50和第4磁传感器52输出low电平的信号的情况判定为箭头F位于位置V的附近。
如图5的(b)所示,当旋转轴10进一步顺时针旋转,箭头F位于位置VI时,第2磁体22位于第2发电元件26的附近,第2发电元件26被第2磁体22磁化。由此,第2发电元件26从HIGH状态转变至LOW状态并进行发电。另一方面,第1发电元件24保持HIGH状态,不发电。
通过第2发电元件26发电,从而第1~第4磁传感器46~52基于来自第2发电元件26的电力进行动作。当箭头F位于位置VI时,第1磁体20位于第2磁传感器48的附近。因此,第2磁传感器48输出high电平的信号。另一方面,第1磁体20和第2磁体22不位于第1磁传感器46、第3磁传感器50和第4磁传感器52的附近,第1磁传感器46、第3磁传感器50和第4磁传感器52输出low电平的信号。
如图6所示,当箭头F位于位置VI时,第2发电元件26发电,第1发电元件24不发电,第2磁传感器48输出high电平的信号,第1磁传感器46、第3磁传感器50和第4磁传感器52输出low电平的信号。因此,信息处理部82将第2发电元件26发电、第1发电元件24不发电、第2磁传感器48输出high电平的信号、第1磁传感器46、第3磁传感器50和第4磁传感器52输出low电平的信号的情况判定为箭头F位于位置VI的附近。
如图5的(c)所示,当旋转轴10进一步顺时针旋转,箭头F位于位置VII时,第1磁体20位于第2发电元件26的附近,第2发电元件26被第1磁体20磁化。由此,第2发电元件26从LOW状态转变至HIGH状态并进行发电。另一方面,第1发电元件24保持HIGH状态,不发电。
通过第2发电元件26发电,从而第1~第4磁传感器46、48、50、52基于来自第2发电元件26的电力进行动作。当箭头F位于位置VII时,第2磁体22位于第4磁传感器52的附近。因此,第4磁传感器52输出high电平的信号。另一方面,第1磁体20和第2磁体22不位于第1磁传感器46、第2磁传感器48和第3磁传感器50的附近,第1磁传感器46、第2磁传感器48和第3磁传感器50输出low电平的信号。
如图6所示,当箭头F位于位置VII时,第2发电元件26发电,第1发电元件24不发电,第4磁传感器52输出high电平的信号,第1磁传感器46、第2磁传感器48和第3磁传感器50输出low电平的信号。因此,信息处理部82将第2发电元件26发电、第1发电元件24不发电、第4磁传感器52输出high电平的信号、第1磁传感器46、第2磁传感器48和第3磁传感器50输出low电平的信号的情况判定为箭头F位于位置VII的附近。
如图5的(d)所示,当旋转轴10进一步顺时针旋转,箭头F位于位置VIII时,第2磁体22位于第1发电元件24的附近,第1发电元件24被第2磁体22磁化。由此,第1发电元件24从HIGH状态转变至LOW状态并进行发电。另一方面,第2发电元件26保持HIGH状态,不发电。
通过第1发电元件24发电,从而第1~第4磁传感器46、48、50、52基于来自第1发电元件24的电力进行动作。当箭头F位于位置VIII时,第1磁体20位于第4磁传感器52的附近。因此,第4磁传感器52输出high电平的信号。另一方面,第1磁体20和第2磁体22不位于第1磁传感器46、第2磁传感器48和第3磁传感器50的附近,第1磁传感器46、第2磁传感器48和第3磁传感器50输出low电平的信号。
如图6所示,当箭头F位于位置VIII时,第1发电元件24发电,第2发电元件26不发电,第4磁传感器52输出high电平的信号,第1磁传感器46、第2磁传感器48和第3磁传感器50输出low电平的信号。因此,信息处理部82将第1发电元件24发电、第2发电元件26不发电、第4磁传感器52输出high电平的信号、第1磁传感器46、第2磁传感器48和第3磁传感器50输出low电平的信号的情况判定为箭头F位于位置VIII的附近。
如图5的(a)所示,当旋转轴10进一步顺时针旋转,箭头F再次位于位置V时,如上所述,第1发电元件24发电,第2发电元件26不发电,第2磁传感器48输出high电平的信号,第1磁传感器46、第3磁传感器50和第4磁传感器52输出low电平的信号。
信息处理部82在箭头F从位置VIII移位至位置V的情况下使旋转数的计数值递减。具体而言,信息处理部82从当前的计数值减1。由此,在计数值的初始值为0的情况下,计数值变为-1,可知旋转轴10顺时针旋转了1周。信息处理部82在旋转轴10进一步顺时针旋转了1周的情况下进一步减1,计数值成为-2。由此可知,旋转轴10顺时针旋转了两周。
如上所述,信息处理部82基于第1发电元件24和第2发电元件26中的哪一个发电元件发电、以及第1磁传感器46、第2磁传感器48、第3磁传感器50和第4磁传感器52的检测结果来判定箭头F的位置即旋转轴10的旋转位置、以及旋转方向。
接下来,对在旋转轴10的旋转位置的移位为预先确定的预定移位以外的移位的情况下判定为出错的判定动作进行说明。
图7是表示示出预先确定的旋转轴10的旋转位置的预定移位的表的图。换言之,在图7中,预先确定了旋转轴10可取的移位。在图7所示的表中,本次旋转位置表示本次判定出的旋转轴10的旋转位置,表示移位后的旋转位置。上次旋转位置是指存储于存储部84的上次判定出的旋转位置,表示移位前的旋转位置。上次第1发电表示在位于移位后的旋转位置之前,第1发电元件24最后发电时的旋转位置。上次第2发电表示在位于移位后的旋转位置之前,第2发电元件26最后发电时的旋转位置。
如图7所示,确定了如下移位:本次旋转位置为位置V,上次旋转位置为位置VIII,上次第1发电的旋转位置为位置VIII,上次第2发电的旋转位置为位置VII。在该情况下,由于箭头F的位置从位置VIII移位至位置V,因此使计数递减。在箭头F的位置这样进行移位的情况下,可知箭头F按照位置VII、位置VIII和位置V的顺序通过,可知旋转轴10逆时针旋转。
另外,确定了如下移位:本次旋转位置为位置I,上次旋转位置为位置IV,上次第1发电的旋转位置为位置IV,上次第2发电的旋转位置为位置III。在该情况下,由于箭头F的位置从位置IV移位至位置I,因此使计数递增。在箭头F的位置这样进行移位的情况下,可知箭头F按照位置III、位置IV和位置I的顺序通过,可知旋转轴10顺时针旋转。
另外,确定了如下移位:本次旋转位置为位置I,上次旋转位置为位置V,上次第1发电的旋转位置为位置V,上次第2发电的旋转位置为位置VII。在该情况下,由于箭头F位于位置I,因此使计数递增。在箭头F的位置这样进行移位的情况下,可知箭头F按照位置VII、位置VIII、位置V和位置I的顺序通过,可知旋转轴10在顺时针旋转后反转而逆时针旋转。
另外,确定了如下移位:本次旋转位置为位置I,上次旋转位置为位置V,上次第1发电的旋转位置为位置V,上次第2发电的旋转位置为位置III。在该情况下,由于箭头F位于位置I,因此使计数递增。在箭头F的位置这样进行移位的情况下,可知箭头F按照位置III、位置IV、位置I、位置V和位置I的顺序通过,可知旋转轴10在逆时针旋转后反转而顺时针旋转,又进一步反转而逆时针旋转。
另外,确定了如下移位:本次旋转位置为位置V,上次旋转位置为位置VII,上次第1发电的旋转位置为位置I,上次第2发电的旋转位置为位置VII。在该情况下,由于箭头F位于位置V,因此使计数递减。在箭头F的位置这样进行移位的情况下,可知箭头F按照位置I、位置II、位置III、位置VII、位置VIII和位置V的顺序通过,可知旋转轴10在逆时针旋转后反转而顺时针旋转。
另外,确定了如下移位:本次旋转位置为位置V,上次旋转位置为位置VII,上次第1发电的旋转位置为位置IV,上次第2发电的旋转位置为位置VII。在该情况下,由于箭头F位于位置V,因此使计数递减。在箭头F这样进行移位的情况下,可知箭头F按照位置IV、位置VI、位置VII、位置VIII和位置V的顺序通过。本来,在箭头F这样进行移位的情况下,第1发电元件24应该在箭头F位于位置VIII时发电,但由于上次第1发电的旋转位置为位置IV,因此可知在箭头F位于位置VIII时第1发电元件24未发电即发生了异常(RUNT)。
如上所述,在图7所示的表中,确定了旋转轴10的旋转位置的预定移位。例如,在信息处理部82判定为本次旋转位置为位置I且上次旋转位置为位置VIII的情况下,从位置VIII向位置I的移位不在图7所示的图表中。因此,在从存储于存储部84的上次判定出的旋转轴10的旋转位置向本次判定出的旋转轴10的旋转位置的移位是预先确定的预定移位以外的移位的情况下,信息处理部82判定为出错。信息处理部82使与该出错相关的出错信息存储于存储部84。
以上,对实施方式1的旋转检测器14进行了说明。
以上,本实施方式中的旋转检测器14具备:第1磁体20和第2磁体22,该第1磁体20和第2磁体22与旋转轴10一起旋转,在旋转轴10的旋转方向上具有第1相位差地配置;1个以上的发电元件,该1个以上的发电元件通过第1磁体20和第2磁体22与旋转轴10一起旋转所产生的磁场的变化来进行发电;以及第1~第4磁传感器46、48、50、52,该第1~第4磁传感器46、48、50、52基于1个以上的发电元件发电产生的电力进行动作,对由第1磁体20产生的磁场和由第2磁体22产生的磁场进行检测,第1磁体20具有N极、以及配置于比该N极靠旋转轴10的径向上的内侧的位置的S极,第2磁体22具有S极、以及配置于比该S极靠旋转轴10的径向上的内侧的位置的N极。
由此,第1磁体20和第2磁体22在旋转轴10的旋转方向上彼此具有第1相位差地配置,第1磁体20具有N极、以及配置于比N极靠旋转轴10的径向上的内侧的位置的S极,第2磁体22具有S极、以及配置于比S极靠旋转轴10的径向上的内侧的位置的N极。另外,1个以上的发电元件通过第1磁体20和第2磁体22与旋转轴10一起旋转所产生的磁场的变化来进行发电,第1~第4磁传感器46、48、50、52基于1个以上的发电元件发电产生的电力进行动作,对由第1磁体20产生的磁场和由第2磁体22产生的磁场进行检测。这样,能够利用至少1个发电元件使第1~第4磁传感器46、48、50、52动作,检测旋转轴10的旋转位置等,因此能够容易地使旋转检测器14小型化。
另外,在本实施方式中的旋转检测器14中,1个以上的发电元件具有在旋转轴10的旋转方向上彼此具有第2相位差地配置的第1发电元件24和第2发电元件26。
由此,使第1磁体20和第2磁体22与旋转轴10一起旋转所产生的发电的次数增加。因此,使第1~第4磁传感器46、48、50、52动作的次数增加。由此,能够抑制旋转轴10的旋转的检测的精度降低。
另外,在本实施方式中的旋转检测器14中,第1相位差和第2相位差不同。
由此,进一步使第1磁体20和第2磁体22与旋转轴10一起旋转所产生的发电的次数增加。因此,进一步使第1~第4磁传感器46、48、50、52动作的次数增加。由此,能够进一步抑制旋转轴10的旋转的检测的精度降低。
另外,在本实施方式中的旋转检测器14中,第1~第4磁传感器46、48、50、52在旋转轴10的旋转方向上具有相位差地配置,且在从旋转轴10的轴向观察时不与1个以上的发电元件重叠。
由此,能够进一步抑制旋转轴10的旋转的检测的精度降低。
另外,本实施方式中的旋转检测器14还具备:信息处理部82,该信息处理部82使用检测信息对旋转轴10的旋转位置和旋转方向进行判定,该检测信息包括表示1个以上的发电元件中的哪一个发电元件发电的发电信息和第1~第4磁传感器46、48、50、52的检测结果;以及存储部84,其存储旋转轴10的旋转位置和旋转方向。
由此,能够唯一地决定旋转轴10的旋转位置(位置I~VIII等旋转1周内的区段)和旋转方向,并且能够预先存储检测出的旋转位置和旋转方向。
另外,在本实施方式中的旋转检测器14中,每当1个以上的发电元件中的任一个发电元件发电时,信息处理部82就使用检测信息对旋转轴10的旋转位置进行判定,并使判定出的旋转轴10的旋转位置存储于存储部84,且基于本次判定出的旋转轴10的旋转位置、以及存储于存储部84的上次判定出的旋转轴10的旋转位置,来更新用于计算出旋转轴10的旋转数的计数值。
由此,通过基于本次判定出的旋转轴10的旋转位置、以及上次判定出的旋转轴10的旋转位置来更新用于计算出旋转轴10的旋转数的计数值,从而能够计算出旋转轴10的旋转数。
另外,在本实施方式中的旋转检测器14中,在从存储于存储部84的上次判定出的旋转轴10的旋转位置向本次判定出的旋转轴10的旋转位置的移位为预先确定的预定移位以外的移位的情况下,信息处理部82判定为出错,并使与该出错相关的出错信息存储于存储部84。
由此,在从上次判定出的旋转轴10的旋转位置向本次判定出的旋转轴10的旋转位置的移位为预先确定的预定移位以外的移位的情况下,判定为出错。因此,能够检测1个以上的发电元件未正常发电而进行了旋转位置的判定等异常。
另外,在本实施方式中的旋转检测器14中,信息处理部82使用检测信息来判定旋转轴10的旋转位置,并使旋转轴10的旋转位置和发电信息相关联地存储于存储部84。
由此,能够预先存储1个以上的发电元件发电时的旋转轴10的旋转位置。
另外,在本实施方式中的旋转检测器14中,还具备基板18,该基板18沿着与旋转轴10的轴向正交的方向延伸,且与旋转轴10的轴向上的一端部隔开间隔地配置,第1~第4磁传感器46、48、50、52配置于基板18的旋转轴10侧的主面,1个以上的发电元件配置于基板18的与旋转轴10相反的一侧的主面。
由此,容易将第1~第4磁传感器46、48、50、52配置于与旋转轴10一起旋转的第1磁体20和第2磁体22的附近。因此,容易利用第1~第4磁传感器46、48、50、52对由第1磁体20产生的磁场和由第2磁体22产生的磁场进行检测。
[实施方式2]
接下来,对实施方式2进行说明。
图8是表示实施方式2的旋转检测器14a的图。此外,在图8中,省略控制电路36等的图示,用剖面表示反射图案92。旋转检测器14a主要在还具有反射型的光学式传感器88这一点上与旋转检测器14不同。在以下的说明中,以与旋转检测器14的不同点为中心进行说明。
如图8所示,旋转检测器14a还具有反射型的光学式传感器88。光学式传感器88具有光接收/发射元件90以及反射图案92,是对旋转轴10的旋转位置进行检测的光学式的编码器。
光接收/发射元件90配置于基板18的旋转板16侧的主面,基于来自外部的电源(未图示)的电力进行动作。光接收/发射元件90在旋转轴10的径向上配置于比第1~第4磁传感器46、48、50、52靠外侧的位置。光接收/发射元件90在旋转轴10的轴向上与反射图案92相对,朝向反射图案92发射光。光接收/发射元件90接收由反射图案92反射的光。由反射图案92反射的光根据旋转轴10的旋转位置而变化。光学式传感器88基于由反射图案92反射的光来检测旋转轴10的旋转位置。在本实施方式中,光接收/发射元件90相当于光发射元件和光接收元件。
反射图案92配置于旋转板16的基板18侧的主面。反射图案92沿着旋转轴10的旋转方向配置,呈环状。例如,反射图案92具有容易反射光的反射区域和不易反射光的非反射区域。例如,反射区域和非反射区域沿旋转轴10的旋转方向交替配置。
第1磁体20和第2磁体22配置于旋转板16的与基板18相反的一侧的主面。第1磁体20和第2磁体22配置为当从旋转轴10的轴向观察时与反射图案92重叠。
在光学式传感器88自没有从外部的电源接受电力的供给的无供电状态变为从外部的电源接受电力的供给的供电状态的情况下,信息处理部82基于存储于存储部84的最新的旋转轴10的旋转位置、以及由光学式传感器88检测出的旋转轴10的旋转位置,来判定旋转轴10的旋转位置。
例如,考虑到这样的情况:在无供电状态下,第1发电元件24或第2发电元件26发电,判定旋转轴10的旋转位置,将判定出的旋转轴10的旋转位置存储于存储部84之后,旋转轴10在第1发电元件24和第2发电元件26不发电的范围内旋转,成为供电状态。在该情况下,存储于存储部84的最新的旋转位置是旋转轴10在第1发电元件24和第2发电元件26不发电的范围内旋转之前的位置。因此,由光学式传感器88检测出的旋转位置与存储于存储部84的最新的旋转位置产生差异。因此,信息处理部82基于由光学式传感器88检测出的旋转位置来更新存储于存储部84的最新的旋转位置,使存储于存储部84的最新的旋转位置和由光学式传感器88检测出的旋转位置一致。这样,信息处理部82基于存储于存储部84的最新的旋转轴10的旋转位置、以及由光学式传感器88检测出的旋转轴10的旋转位置,来判定旋转轴10的旋转位置,并且根据判定结果来更新存储于存储部84的最新的旋转位置。
在供电状态下,信息处理部82基于检测信息判定出的旋转轴10的旋转位置和由光学式传感器88检测出的旋转位置应该实质上一致。信息处理部82在供电状态下基于检测信息判定出的旋转轴10的旋转位置和由光学式传感器88检测出的旋转位置的差异比预定的值大的情况下判定为出错。
图9是表示实施方式2的旋转检测器14a的变形例的图。如图9所示,第1磁体20和第2磁体22也可以配置于旋转板16的基板18侧的主面。在该情况下,例如,第1磁体20和第2磁体22在旋转轴10的径向上配置于比反射图案92靠内侧的位置。此外,也可以使第1磁体20和第2磁体22在旋转轴10的径向上配置于比反射图案92靠外侧的位置。
以上,对实施方式2的旋转检测器14a进行了说明。
以上,本实施方式中的旋转检测器14a还具备光学式传感器88,该光学式传感器88对旋转轴10的旋转位置进行检测,具有基于来自电源的电力而驱动的光接收/发射元件90,在光学式传感器88自没有从电源接受电力的供给的无供电状态变为从电源接受电力的供给的供电状态的情况下,信息处理部82基于存储于存储部84的最新的旋转轴10的旋转位置、以及由光学式传感器88检测出的旋转轴10的旋转位置,来判定旋转轴10的旋转位置。
由此,信息处理部82基于存储于存储部84的最新的旋转轴10的旋转位置、以及由光学式传感器88检测出的旋转轴10的旋转位置,来判定旋转轴10的旋转位置。因此,能够更高精度地检测旋转轴10的旋转位置。
另外,在本实施方式中的旋转检测器14a中,信息处理部82在使用检测信息判定出的旋转轴10的旋转位置和由光学式传感器88检测出的旋转轴10的旋转位置的差异比预定的值大的情况下判定为出错。
由此,在信息处理部82判定出的旋转轴10的旋转位置和由光学式传感器88检测出的旋转轴10的旋转位置的差异比预定的值大的情况下,判定为出错。因此,在判定为出错的情况下,能够推定为基于信息处理部82的判定和基于光学式传感器88的检测中的某一者出错。
[实施方式3]
接下来,对实施方式3进行说明。
图10是表示实施方式3的旋转检测器14b的图。此外,在图10中,省略控制电路36等的图示,用剖面表示透射图案102。旋转检测器14b主要在还具有透射型的光学式传感器94这一点上与旋转检测器14不同。在以下的说明中,以与旋转检测器14的不同点为中心进行说明。
如图10所示,旋转检测器14b还具有透射型的光学式传感器94。光学式传感器94具有基板96、光发射元件98、光接收元件100和透射图案102,是对旋转轴10的旋转位置进行检测的光学式的编码器。
基板96在旋转轴10的轴向上配置于旋转板16的与基板18相反的一侧,与旋转板16隔开间隔地相对。基板96经由连接器104而与基板18电连接。
光发射元件98配置于基板96的旋转板16侧的主面。光发射元件98在旋转轴10的轴向上与透射图案102相对,朝向透射图案102发射光。此外,旋转板16使来自光发射元件98的光透过。
光接收元件100配置于基板18的旋转板16侧的主面。光接收元件100在旋转轴10的径向上配置于比第1~第4磁传感器46、48、50、52靠外侧的位置。光接收元件100在旋转轴10的轴向上与透射图案102相对。光接收元件100接收自光发射元件98射出且由透射图案102透射的光。由透射图案102透射的光根据旋转轴10的旋转位置而变化。光学式传感器94基于由透射图案102透射的光来检测旋转轴10的旋转位置。
透射图案102配置于旋转板16的基板18侧的主面。透射图案102沿着旋转轴10的旋转方向配置,呈环状。例如,透射图案102具有使光透过的多个狭缝(未图示)。例如,多个狭缝沿旋转轴10的旋转方向排列配置。
第1磁体20和第2磁体22配置于旋转板16的与基板18相反的一侧的主面。
与旋转检测器14a的情况同样地,在光学式传感器94自没有从外部的电源接受电力的供给的无供电状态变为从外部的电源接受电力的供给的供电状态的情况下,信息处理部82基于存储于存储部84的最新的旋转轴10的旋转位置、以及由光学式传感器94检测出的旋转轴10的旋转位置,来判定旋转轴10的旋转位置。
另外,与旋转检测器14a的情况同样地,信息处理部82在供电状态下基于检测信息判定出的旋转轴10的旋转位置和由光学式传感器94检测出的旋转位置的差异比预定的值大的情况下判定为出错。
图11是表示实施方式3的旋转检测器14b的变形例的图。如图11所示,第1磁体20和第2磁体22也可以配置于旋转板16的基板18侧的主面。在该情况下,例如,第1磁体20和第2磁体22在旋转轴10的径向上配置于比透射图案102靠内侧的位置。此外,也可以使第1磁体20和第2磁体22在旋转轴10的径向上配置于比透射图案102靠外侧的位置。
以上,对实施方式3的旋转检测器14b进行了说明。
采用旋转检测器14b,起到与旋转检测器14a同样的作用效果。
[实施方式4]
接下来,对实施方式4进行说明。
图12是表示实施方式4的旋转检测器14c的旋转板16的图。旋转检测器14c主要在还具有第1配重106和第2配重108这一点上与旋转检测器14不同。在以下的说明中,以与旋转检测器14的不同点为中心进行说明。
如图12所示,旋转检测器14c还具有第1配重106和第2配重108。第1配重106、第2配重108、第1磁体20和第2磁体22互为相同的重量。第1配重106和第2配重108被配置为第1配重106、第2配重108、第1磁体20和第2磁体22这四者所形成的重心的位置位于旋转轴10的轴心A上。具体而言,第1配重106以与第1磁体20具有180°的相位差且与第2磁体22具有90°的相位差的方式配置于旋转板16的基板18侧的主面。第2配重108以与第1磁体20具有90°的相位差且与第2磁体22具有180°的相位差的方式配置于旋转板16的基板18侧的主面。
以上,对实施方式4的旋转检测器14c进行了说明。
以上,本实施方式中的旋转检测器14c还具备第1配重106和第2配重108。第1配重106和第2配重108被配置为第1磁体20、第2磁体22、第1配重106和第2配重108这四者所形成的重心的位置位于旋转轴10的轴心A上。
由此,由于第1磁体20、第2磁体22、第1配重106和第2配重108这四者所形成的重心的位置位于旋转轴10的轴心A上,因此能够抑制旋转轴10的旋转的平衡变差的情况。
[实施方式5]
接下来,对实施方式5进行说明。
图13是表示实施方式5的旋转检测器14d的旋转板16的图。旋转检测器14d主要在具有第1配重110来代替第1配重106且具有第2配重112来代替第2配重108这一点上与旋转检测器14c不同。在以下的说明中,以与旋转检测器14c的不同点为中心进行说明。
如图13所示,旋转检测器14d具有第1配重110来代替第1配重106,且具有第2配重112来代替第2配重108。第1配重110和第2配重112是以磁性材料为主要成分且含有50%以上的该磁性材料的构件。在此,第1配重110是具有N极、以及位于比N极靠旋转轴10的径向上的内侧的位置的S极的磁体。另外,在此,第2配重112是具有S极、以及位于比S极靠旋转轴10的径向上的内侧的位置的N极的磁体。
以上,对实施方式5的旋转检测器14d进行了说明。
以上,在本实施方式中的旋转检测器14d中,第1配重110和第2配重112是含有50%以上的磁性材料的构件。
由此,能够使在卷绕于第1磁感应部38(韦根线)的第1线圈40的两端感应出的电压脉冲产生的角度间隔均匀化等对角度间隔进行调整。同样地,能够使在卷绕于第2磁感应部42(韦根线)的第2线圈44的两端感应出的电压脉冲产生的角度间隔均匀化等对角度间隔进行调整。
此外,在本实施方式中的旋转检测器14d中,第1配重110和第2配重112也可以不是磁体,只要是以磁性材料为主要成分的构件即可。
由此,能够抑制旋转轴10的旋转的平衡变差的情况,并且使1个以上的发电元件的发电的次数增加。由此,能够抑制旋转轴10的旋转的检测的精度降低。
[其他实施方式等]
如上所述,作为在本申请中公开的技术的例示,对实施方式1至实施方式5进行了说明。然而,本公开的技术并不限定于此,只要不脱离本公开的主旨,就也能够应用于适当地进行了变更、替换、添加、省略等的实施方式或变形例。
在上述的实施方式中,对第1磁体20和第2磁体22的第1相位差为90°的情况进行了说明,但并不限定于此。图14是表示第1磁体的配置和第2磁体的配置的其他例子的图,图14的(a)表示第1相位差为45°的配置,图14的(b)表示第1相位差为130°的配置,图14的(c)表示第1相位差为180°的配置。例如,第1相位差也可以比90°小,可以如图14的(a)所示为45°。第1相位差也可以比90°大,可以如图14的(b)所示为130°,也可以如图14的(c)所示为180°。
在上述的实施方式中,对如下情况进行了说明:旋转检测器14~14d具有第1发电元件24和第2发电元件26,第1发电元件24和第2发电元件26的第2相位差为180°,但并不限定于此。图15是表示1个以上的发电元件的配置的其他例子的图,图15的(a)表示第2相位差为90°的配置,图15的(b)表示第2相位差为120°的配置,图15的(c)表示第2相位差为150°的配置,图15的(d)表示第2相位差为60°的配置,图15的(e)表示不具有第2发电元件26的配置。例如,第2相位差既可以如图15的(a)所示为90°,也可以如图15的(b)所示为120°。第2相位差还可以如图15的(c)所示为150°,还可以如图15的(d)所示为60°。旋转检测器也可以如图15的(e)所示不具有第2发电元件26。在发电元件为1个的情况下,信息处理部可以不使用发电信息而基于多个磁传感器的检测结果来判定旋转轴的旋转位置和旋转方向。
在上述的实施方式中,对如下情况进行了说明:旋转检测器14、14a~14d具有第1发电元件24、第2发电元件26和第1~第4磁传感器46、48、50、52,但并不限定于此。图16是表示多个磁传感器的配置的其他例子的图,图16的(a)表示旋转检测器不具有第4磁传感器52的配置,图16的(b)表示旋转检测器不具有第1磁传感器46和第4磁传感器52的配置,图16的(c)表示旋转检测器还具有第3发电元件116的配置。例如,如图16的(a)所示,旋转检测器也可以不具有第4磁传感器52。如图16的(b)所示,旋转检测器也可以不具有第1磁传感器46和第4磁传感器52。如图16的(c)所示,旋转检测器也可以还具有第3发电元件116,该第3发电元件116配置于与第1发电元件24具有135°的相位差且与第2发电元件26具有45°的相位差的位置。
图17是表示另一实施方式的旋转检测器的图。如图17所示,也可以是,旋转检测器不具有第2发电元件26、第2磁传感器48和第3磁传感器50,第1磁体20和第2磁体22的第1相位差为130°。
在上述的实施方式中,对如下情况进行了说明:第1发电元件24和第2发电元件26配置于基板18的与旋转板16相反的一侧的主面,第1~第4磁传感器46、48、50、52和控制电路36配置于基板18的旋转板16侧的主面,但并不限定于此。图18是表示其他实施方式的旋转检测器的图,图18的(a)表示第1~第4磁传感器46、48、50、52配置于基板18的与旋转板16相反的一侧的主面的结构,图18的(b)表示第1发电元件24和第2发电元件26配置于基板18的旋转板16侧的主面的结构。例如,如图18的(a)所示,也可以将第1~第4磁传感器46、48、50、52配置于基板18的与旋转板16相反的一侧的主面。如图18的(b)所示,也可以将第1发电元件24和第2发电元件26配置于基板18的旋转板16侧的主面,将控制电路36配置于基板18的与旋转板16相反的一侧的主面。
产业上的可利用性
本公开的旋转检测器能够利用于驱动负载旋转的电动机的旋转轴等的旋转检测。
附图标记说明
1、电动机;4、主体;6、转子;8、定子;10、旋转轴;12、壳体;14、14a、14b、14c、14d、旋转检测器;16、旋转板;18、基板;20、第1磁体;22、第2磁体;24、第1发电元件;26、第2发电元件;36、控制电路;38、第1磁感应部;40、第1线圈;42、第2磁感应部;44、第2线圈;46、第1磁传感器;48、第2磁传感器;50、第3磁传感器;52、第4磁传感器;54、全波整流部;56、电压调节器;58、断线诊断部;60、逆流防止开关;62、全波整流部;64、电压调节器;66、断线诊断部;68、逆流防止开关;70、72、74、76、78、80、比较器;82、信息处理部;84、存储部;86、通信部;88、94、光学式传感器;90、光接收/发射元件;92、反射图案;96、基板;98、光发射元件;100、光接收元件;102、透射图案;104、连接器;106、110、第1配重;108、112、第2配重。
Claims (13)
1.一种旋转检测器,其中,
所述旋转检测器具备:第1磁体和第2磁体,该第1磁体和第2磁体与旋转轴一起旋转,且在所述旋转轴的旋转方向上具有第1相位差地配置;1个以上的发电元件,该1个以上的发电元件通过所述第1磁体和所述第2磁体与所述旋转轴一起旋转所产生的磁场的变化来进行发电;以及多个磁传感器,该多个磁传感器基于所述1个以上的发电元件发电产生的电力进行动作,对由所述第1磁体产生的磁场和由所述第2磁体产生的磁场进行检测,所述第1磁体具有第1N极、以及配置于比所述第1N极靠所述旋转轴的径向上的内侧的位置的第1S极,所述第2磁体具有第2S极、以及配置于比所述第2S极靠所述旋转轴的径向上的内侧的位置的第2N极。
2.根据权利要求1所述的旋转检测器,其中,
所述1个以上的发电元件具有在所述旋转轴的旋转方向上彼此具有第2相位差地配置的第1发电元件和第2发电元件。
3.根据权利要求2所述的旋转检测器,其中,
所述第1相位差和所述第2相位差不同。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转检测器,其中,
所述多个磁传感器在所述旋转轴的旋转方向上具有相位差地配置,且在从所述旋转轴的轴向观察时不与所述1个以上的发电元件重叠。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的旋转检测器,其中,
所述旋转检测器还具备:信息处理部,该信息处理部使用检测信息对所述旋转轴的旋转位置和旋转方向中的至少一者进行判定,所述检测信息包括表示所述1个以上的发电元件中的哪一个发电元件发电的发电信息和所述多个磁传感器的检测结果;以及存储部,其存储所述旋转轴的旋转位置和旋转方向中的所述至少一者。
6.根据权利要求5所述的旋转检测器,其中,
每当所述1个以上的发电元件中的任一个发电元件发电时,所述信息处理部就使用所述检测信息来判定所述旋转轴的旋转位置,并使判定出的所述旋转轴的旋转位置存储于所述存储部,且基于本次判定出的所述旋转轴的旋转位置、以及存储于所述存储部的上次判定出的所述旋转轴的旋转位置,来更新用于计算出所述旋转轴的旋转数的计数值。
7.根据权利要求6所述的旋转检测器,其中,
在从存储于所述存储部的上次判定出的所述旋转轴的旋转位置向本次判定出的所述旋转轴的旋转位置的移位为预先确定的预定移位以外的移位的情况下,所述信息处理部判定为出错,并使与所述出错相关的出错信息存储于所述存储部。
8.根据权利要求6或7所述的旋转检测器,其中,
所述旋转检测器还具备光学式传感器,该光学式传感器对所述旋转轴的旋转位置进行检测,具有基于来自电源的电力进行动作的光发射元件和光接收元件,在所述光学式传感器自没有从所述电源接受电力的供给的无供电状态变为从所述电源接受电力的供给的供电状态的情况下,所述信息处理部基于存储于所述存储部的最新的所述旋转轴的旋转位置、以及由所述光学式传感器检测出的所述旋转轴的旋转位置,来判定所述旋转轴的旋转位置。
9.根据权利要求8所述的旋转检测器,其中,
所述信息处理部在使用所述检测信息判定出的所述旋转轴的旋转位置和由所述光学式传感器检测出的所述旋转轴的旋转位置的差异比预定的值大的情况下判定为出错。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的旋转检测器,其中,
所述信息处理部使用所述检测信息来判定所述旋转轴的旋转位置,并使所述旋转轴的旋转位置和所述发电信息相关联地存储于所述存储部。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的旋转检测器,其中,
所述旋转检测器还具备配重,所述配重被配置为所述第1磁体、所述第2磁体和所述配重这三者所形成的重心的位置位于所述旋转轴的轴心上。
12.根据权利要求11所述的旋转检测器,其中,
所述配重是含有50%以上的磁性材料的构件。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的旋转检测器,其中,
所述旋转检测器还具备基板,该基板沿着与所述旋转轴的轴向正交的方向延伸,且与所述旋转轴的轴向上的一端部隔开间隔地配置,所述多个磁传感器配置于所述基板的所述旋转轴侧的主面,所述1个以上的发电元件配置于所述基板的与所述旋转轴相反的一侧的主面。
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