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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen Geber (Encoder) zum Erfassen der absoluten Rotationsposition oder zum Erzeugen eines inkrementellen Signals im Zusammenhang mit der Rotation einer rotierenden Welle unter Benutzung eines mehrpoligen Magneten. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen magnetischen Geber und ein Verfahren des Erfassens einer absoluten Rotationsposition, das geeignet ist, die absolute Rotationsposition einer rotierenden Welle mit hoher Genauigkeit unter Benutzung eines mehrpoligen Magneten und eines zweipoligen Magneten zu erfassen.
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Stand der Technik
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Magnetische Geber werden benutzt, um die Rotationsposition der rotierenden Welle eines Servomotors o. Ä. zu erfassen. Solch ein magnetischer Geber ist z. B. in den Patentdokumenten 1 bis 3 offenbart. In dem Positionserfassungsgerät, das in Patentdokument 1 offenbart ist, ist ein Paar von Hallelementen in einem Winkelintervall von 90° so angeordnet, dass im Zusammenhang mit der Rotation eines bipolar magnetisierten Magnetrings sinusförmige Signale mit einer Phasendifferenz von 90° erfasst werden. Der Fehlerbeitrag aufgrund von Turbulenzen o. Ä. wird durch die Benutzung der Differenz der Ausgangswerte der Hallelemente auf die Hälfte reduziert.
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Der Sinus-Cosinus-Ausgabesensor, der in Patentdokument 2 offenbart ist, hat vier Hallelemente, die in gleichen Winkelabständen von 90° entlang des äußeren Umfangs eines bipolar magnetisierten Magnetrings angeordnet sind, und die Erfassungsgenauigkeit der Rotationsposition wird basierend auf den Ausgangswerten der Hallelemente verbessert.
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In der im Patentdokument 3 offenbarte Gebervorrichtung wird ein 12-Bit-Absolutwert-Ausgangswert mit einer Auflösung von 4096 (64 × 64) durch Benutzung eines zweipoligen magnetischen Gebers und eines 64-poligen magnetischen Gebers erhalten, um die Rotationsposition der rotierenden Welle mit hoher Genauigkeit zu erfassen. Bei diesem magnetischen Geber werden sechs obere Bits von dem zweipoligen magnetischen Geber erzeugt und sechs untere Bits werden von dem 64-poligen magnetischen Geber erzeugt.
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Gemäß Patentdokument 4 hat der Kodierer-Rotor eines absolut magnetischen Kodierers, der an der Welle eines Servomotors angebracht ist, eine erste Trommel bipolarer Magnete und eine zweite Trommel mit einer Q-bit Multipolarmagnetpolspur und einer Referenzspur. Ein Signalprozessor erzeugt auf der Basis der detektierten Signale aus der X-Phase und der Y-Phase, der Magnetsensoren, die so angeordnet sind, dass sie der ersten Trommel zugewandt sind, und auf der Basis von A-Phasen- und B-Phasen-Signalen, die sich in der Phase um 90° unterscheiden, und einem Referenzsignal, die von den A-, den B- und den Z-Phasen Magnetsensoren erhalten werden, die der zweiten Trommel zugewandt sind, absolute Signale, deren Phase sich um 90° unterscheidet und bei denen eine einzelne Rotation einer einzigen Periode entspricht. Selbst wenn die Anzahl der Bits Q der multipolaren Magnetpolspur erhöht wird, um die Auflösung zu verbessern, muss die Anzahl der Magnetpolspuren nicht erhöht werden. Die Auflösung kann daher verbessert werden, ohne die Länge in Axialrichtung zu erhöhen. Die erste Trommel und die zweite Trommel können insbesondere als eine gemeinsame integrierte Magnettrommel ausgebildet sein.
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Patentdokument 5 offenbart ein Verfahren zur Korrektur einer Winkelmessung, bei dem ein vorzugsweise magnetisches Multipolrad analog abgetastet und aus den erhaltenen elektrischen Messwerten mit Hilfe eines vorgegebenen Algorithmus ein Drehwinkel des Multipolrades ermittelt wird. Dabei wird eine Korrektur des ermittelten Drehwinkels durchgeführt, die wenigstens die zwei Schritte umfasst: es werden die Messwerte von wenigstens zwei Sensoren, die einem Multipolrad fest zugeordnet sind, ermittelt und es erfolgt eine Filterung durch Reduktion von Oberwellen.
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Bei einer Fehlplazierung der Anordnung der wenigstens zwei Sensoren wird vor der Mittelung der Messwerte zunächst eine Phasenkorrektur durchgeführt. Um das Multipolrad sind vorzugsweise drei Sensoren angeordnet, die in einem 120 Grad Winkel zueinander versetzt sind.
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Patentdokument 6 beschreibt einen Drehgeber mit Drehrichtungserkennung, der einen von einer Antriebswelle drehend angetrieben Arm mit einem darauf befestigten polarisierten Permanentmagneten hat, der an mindestens zwei gegenüberliegenden polarisierten Permanentmagneten vorbei bewegbar und dadurch in magnetische Wechselwirkung bringbar ist. Die alternierend polarisierten Permanentmagnete sind etwa auf einem Umkreis ortsfest angeordnet, zwischen ihnen ist mindestens je eine ortsfeste Spule angeordnet und beabstandet davon ist mindestens ein auf dem drehbaren Arm befestigten Permanentmagnet an den ortsfesten Permanentmagneten und den ortsfesten Spulen vorbei bewegbar und dadurch in magnetische Wechselwirkung bringbar. Der Arm ist über einen vorbestimmten Rotationswinkel radial nicht starr mit der Antriebswelle oder einem der Antriebswelle vorgeschalteten Element.
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Patentdokument 7 offenbart ein Messsystem zur Positionsbestimmung, insbesondere eines rotierenden Antriebsteiles, wobei auf Seiten des Messsystems neben einem absoluten und einem inkrementalen Teil-Messsystem ferner vorgesehen sind: eine Einrichtung zur Erzeugung von Referenz-Signalen an Referenzmarkierungen mit bekannter Absolutposition; eine Positionbestimmungseinheit, in welcher auf Grundlage der Messwerte des inkrementalen Teil-Messsystem in Verbindung mit den Messwerten des absoluten Teil-Messsystems und/oder der Messwerte der Einrichtung zur Erzeugung von Referenzsignalen laufend die Absolutposition des rotierenden Antriebsteiles bestimmbar ist, wobei die bestimmte Absolutposition in digitaler Form ausgangsseitig zur Verfügung steht; und eine Schnittstelleneinheit, die die Ausgangssignale der Positionbestimmungseinheit in serieller Form an eine nachgeordnete Auswerteeinheit übergibt.
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Zur Positionsbestimmung, insbesondere eines rotierenden Antriebsteiles, mit Hilfe eines solchen Messsystems wird nach dem Messbeginn der absolute Positionsmesswert des beweglichen Teiles bestimmt und die derart bestimmten absoluten Positionsmesswerte werden laufend in digitaler Form an eine nachgeordnete Auswerteeinheit übertragen bis eine Referenzmarkierung an einer bekannten absoluten Bezugsposition erreicht ist. Anschließend wird der aktuell bestimmte absolute Positionsmesswert mit der bekannten absoluten Bezugsposition verglichen und bei Nicht-Übereinstimmung zumindest teilweise korrigiert und daraufhin werden laufend die absoluten Positionsmesswerte über die Verrechnung der bekannten Referenzmarkenposition mit den Daten des inkrementalen Teil-Messsystems gebildet und in digitaler Form als Ausgangssignal an die nachgeordnete Auswerteeinheit übertragen.
- Patentdokument 1: offen gelegte japanische Patentanmeldung S58-162813
- Patentdokument 2: offen gelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2001-050774
- Patentdokument 3: offen gelegte japanische Gebrauchsmusteranmeldung Nr. H06-10813
- Patentdokument 4: US 7,023,203 B2
- Patentdokument 5: DE 10 041 089 A1
- Patentdokument 6: DE 199 60 891 A1
- Patentdokument 7: WO 98/01724
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Hierbei bewirken in einem magnetischen Geber, in dem ein magnetischer Ring benutzt wird, Schwankungen in der magnetischen Flussdichte, die durch eine Unwucht des magnetischen Rings erzeugt werden, dass die Genauigkeit des Erfassungswinkels reduziert wird. Auch bewirkt die Nichtgleichmäßigkeit der magnetischen Flussdichte jedes magnetischen Pols, dass die Genauigkeit des Erfassungswinkels in dem Fall, in dem ein mehrpoliger Magnetring benutzt wird, reduziert wird.
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Das Folgende führt auch zu einer Reduktion der Genauigkeit des Erfassungswinkels, wenn ein bipolar magnetisierter Magnetring und ein mehrfach polarisierter Magnetring auf die Art wie in der im Patentdokument 3 offenbarte Gebervorrichtung, benutzt werden. Mit anderen Worten, es ist möglich, dass das Hallelement oder ein anderes magnetisches Erfassungselement zum Erfassen des magnetischen Flusses eines mehrfach polarisierten magnetischen Rings durch den magnetischen Fluss benachbart angeordneter, bipolar magnetisierter Ringe beeinflusst wird, der Fehleranteil des Erfassungssignals multipliziert und die Genauigkeit des Erfassungswinkels reduziert wird. In der im Patentdokument 3 offenbarten Gebervorrichtung muss die Genauigkeit des zweipoligen magnetischen Gebers äquivalent zu sechs Bits des 64-poligen magnetischen Gebers sein. Die Genauigkeit des zweipoligen magnetischen Gebers muss daher weiter erhöht werden, um einen Ausgangswert mit höherer Präzision zu erhalten und die Erhöhung der Präzision ist daher schwierig. Die Startpunkte des Ausgangssignals des zweipoligen magnetischen Gebers und des Ausgangssignals des 64-poligen magnetischen Gebers müssen aufeinander abgestimmt werden und das ist in sofern problematisch, als Zeit benötigt wird, um diese Einstellungen vorzunehmen.
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Offenbarung der Erfindung
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In Anbetracht des Obigen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen magnetischen Geber bereitzustellen, der unter Benutzung eines mehrpoligen Magneten eine Winkelerfassung mit guter Genauigkeit durchführen kann.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen magnetischen Geber bereitzustellen, der geeignet ist, unter Benutzung eines mehrpoligen Magneten und eines zweipoligen Magneten die absolute Rotationsposition mit guter Genauigkeit zu erfassen.
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Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren des Erfassens einer absoluten Rotationsposition bereitzustellen, das geeignet ist, unter Benutzung eines magnetischen Gebers, der mit einem mehrpoligen Magneten und einem zweipoligen Magneten ausgestattet ist, die absolute Rotationsposition mit guter Genauigkeit zu erfassen.
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Um die zuvor genannten Aufgaben zu lösen, ist der magnetische Geber der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass er aufweist:
einen mehrpoligen Magneten, in dem entlang einer Umfangsrichtung in gleichen Winkelabständen abwechselnd N-Pole und S-Pole ausgebildet sind;
erste und zweite Erfassungselemente, die benachbart so angeordnet sind, dass sie im Zusammenhang mit der Rotation des mehrpoligen Magneten ein sinusförmiges Signal mit einer gegenseitigen Phasendifferenz von 90° ausgeben;
dritte und vierte magnetische Erfassungselemente, die benachbart so angeordnet sind, dass sie im Zusammenhang mit der Rotation des mehrpoligen Magneten ein sinusförmiges Signal mit einer gegenseitigen Phasendifferenz von 90° ausgeben; und
eine Signalverarbeitungsschaltung, wobei ein Signal, das die Rotationsposition der Rotationswelle, an welcher der mehrpolige Magnet koaxial befestigt ist, repräsentiert, auf der Basis eines Summensignals oder eines Differenzsignals des Ausgangssignals des ersten magnetischen Erfassungselements und des Ausgangssignals des dritten magnetischen Erfassungselements und auf der Basis eines Summensignals oder eines Differenzsignals des Ausgangssignals des zweiten magnetischen Erfassungselements und des Ausgangssignals des vierten magnetischen Erfassungselements erzeugt wird, wobei
die Anzahl der magnetischen Pole des mehrpoligen Magneten eine gerade Zahl größer oder gleich vier ist;
das dritte und das vierte magnetische Erfassungselement an Winkelpositionen angeordnet sind, die entlang einer Umfangsrichtung des mehrpoligen Magneten in Bezug auf das erste und das zweite magnetische Erfassungselement durch einen mechanischen Winkel von ungefähr 180° getrennt sind;
das erste und das dritte magnetische Erfassungselement an den gleichen Winkelpositionen angeordnet sind oder durch einen elektrischen Winkel von 180° getrennt sind; und
das zweite und das vierte magnetische Erfassungselement in denselben Winkelpositionen angeordnet sind oder durch einen elektrischen Winkel von 180° getrennt sind.
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Im magnetischen Geber der vorliegenden Erfindung sind das erste und das zweite magnetische Erfassungselement und das dritte und das vierte magnetische Erfassungselement an Positionen angeordnet, die durch einen mechanischen Winkel von ungefähr 180° getrennt sind. Die Verwendung eines solchen Aufbaus ermöglicht es, eine Verringerung der Erfassungsgenauigkeit der magnetischen Erfassungselemente aufgrund von Schwankungen der magnetischen Flussdichte, die durch eine Unwucht des mehrpoligen Magneten erzeugt werden, zu unterdrücken. Es ist auch möglich, eine Verringerung in der Erfassungsgenauigkeit der magnetischen Erfassungselemente aufgrund turbulenzinduzierter Schwankungen der magnetischen Flussdichte zu verringern. Daher ist es möglich, einen magnetischen Geber zu erhalten, der in der Lage ist, die Rotationsposition einer Rotationswelle unter Benutzung eines mehrpoligen Magneten mit hoher Genauigkeit zu erfassen.
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In dem Fall, in dem die Anzahl Pp (= P/2) der Paare magnetischer Pole des mehrpoligen Magneten eine gerade Zahl ist, können das dritte und das vierte Erfassungselement in Positionen angeordnet sein, die entlang der Umfangsrichtung des mehrpoligen Magneten in Bezug auf das erste und das zweite magnetische Erfassungselement durch einen mechanischen Winkel von im Wesentlichen 180° getrennt sind. In diesem Fall sind das erste und das dritte Erfassungselement an den gleichen elektrischen Winkelpositionen angeordnet und geben ein gleichphasiges sinusförmiges Signal aus. Ähnlich sind das dritte und das vierte magnetische Erfassungselement an den gleichen elektrischen Winkelpositionen angeordnet und geben ein gleichphasiges sinusförmiges Signal aus. Daher kann in der Signalverarbeitungsschaltung der Fehleranteil, der durch Unwucht o. Ä. des mehrpoligen Magneten erzeugt wird, durch Benutzen eines Summensignals des Ausgangssignals des ersten magnetischen Erfassungselements und des Ausgangssignals des zweiten magnetischen Erfassungselements und eines Summensignals des Ausgangssignals des zweiten magnetischen Erfassungselements und des Ausgangssignals des vierten magnetischen Erfassungselements beseitigt werden.
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In dem Fall, in dem die Anzahl Pp (= P/2) der Paare magnetischer Pole des mehrpoligen Magneten eine ungerade Zahl ist, können das dritte und das vierte magnetische Erfassungselement an Positionen angeordnet sein, die um 360°/P im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn von einer Position, die entlang der Umfangsrichtung des mehrpoligen Magneten in Bezug auf das erste und das zweite magnetische Erfassungselement durch einen mechanischen Winkel von 180° getrennt ist, versetzt sind, angeordnet sein. Mit solch einem Aufbau sind das erste und das dritte magnetische Erfassungselement an den gleichen elektrischen Winkelpositionen angeordnet und geben ein gleichphasiges sinusförmiges Signal aus. Ähnlich sind das zweite und das vierte magnetische Erfassungselement an den gleichen elektrischen Winkelpositionen angeordnet und geben ein gleichförmiges sinusförmiges Signal aus. Daher kann in der Signalverarbeitungsschaltung der Fehleranteil, der durch eine Unwucht o. Ä. des mehrpoligen Magneten erzeugt wird, durch Benutzen eines Summensignals des Ausgangssignals des ersten magnetischen Erfassungselements und des Ausgangssignals des dritten magnetischen Erfassungselements und eines Summensignals des Ausgangssignals des zweiten magnetischen Erfassungselements und des Ausgangssignals des vierten magnetischen Erfassungselements beseitigt werden.
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In dem Fall, in dem die Anzahl Pp (= P/2) der Paare magnetischer Pole des mehrpoligen Magneten eine ungerade Zahl ist, können dritte und vierte magnetische Erfassungselemente in Winkelpositionen angeordnet sein, die durch einen mechanischen Winkel von im Wesentlichen 180° entlang der Umfangsrichtung des mehrpoligen Magneten in Bezug auf das erste und das zweite magnetische Erfassungselement getrennt sind. In diesem Fall sind das erste und das dritte magnetische Erfassungselement in Winkelpositionen angeordnet, die durch einen elektrischen Winkel von 180° getrennt sind, und geben gegenphasige sinusförmige Signale aus. Ähnlich sind das dritte und das vierte magnetische Erfassungselement in Winkelpositionen angeordnet, die durch einen elektrischen Winkel von 180° getrennt sind, und geben gegenphasige sinusförmige Signale aus. Daher kann in der Signalverarbeitungsschaltung die Fehlerkomponente, die durch eine Unwucht o. Ä. erzeugt wird, durch Verwendung eines Differenzsignals des Ausgangssignals des ersten magnetischen Erfassungselements und des Ausgangssignals des dritten magnetischen Erfassungselements und auf der Basis eines Differenzsignals des Ausgangssignals des zweiten magnetischen Erfassungselements und des Ausgangssignals des vierten magnetischen Erfassungselements beseitigt werden.
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Weiter ist der magnetische Geber der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass er aufweist:
eine mehrpolige magnetische Erfassungseinheit, die einen mehrpoligen Magneten aufweist, der N-Pole und S-Pole hat, die entlang einer Umfangsrichtung abwechselnd in gleichen Winkelabständen angeordnet sind, ein erstes und ein zweites magnetisches Erfassungselement, die benachbart so angeordnet sind, dass sie im Zusammenhang mit der Rotation des mehrpoligen Magneten ein sinusförmiges Signal mit einer gegenseitigen Phasendifferenz von 90° ausgeben, und ein drittes und ein viertes magnetisches Erfassungselement, die benachbart so angeordnet sind, dass sie im Zusammenhang mit der Rotation des mehrpoligen Magneten ein sinusförmiges Signal mit einer gegenseitigen Phasendifferenz von 90° ausgeben;
eine zweipolige magnetische Erfassungseinheit, die mit einem zweipoligen Magneten, der entlang einer Umfangsrichtung in gleichen Winkelabständen bipolar magnetisiert ist, und einem Paar magnetischer Erfassungselemente zum Ausgeben eines sinusförmigen Signals mit einer gegenseitigen Phasendifferenz von 90° im Zusammenhang mit der Rotation des zweipoligen Magneten ausgestattet ist; und
einer Signalverarbeitungsschaltung, wobei ein Signal, das eine Absolutposition eines mechanischen Winkels θabs innerhalb einer Rotation der Rotationswelle, an welcher der zweipolige Magnet und der mehrpolige Magnet koaxial befestigt sind, auf der Basis der Ausgangssignale des ersten bis vierten magnetischen Erfassungselements und der Ausgangssignale des Paares der magnetischen Erfassungselemente erzeugt wird, wobei
die Anzahl der Pole P des mehrpoligen Magneten eine gerade Zahl größer oder gleich vier ist;
das dritte und das vierte magnetische Erfassungselement in Positionen angeordnet sind, die entlang einer Umfangsrichtung des mehrpoligen Magneten in Bezug auf das erste und das zweite magnetische Erfassungselement durch einen mechanischen Winkel von ungefähr 180° getrennt sind;
das erste und das dritte magnetische Erfassungselement an den gleichen elektrischen Winkelpositionen oder in Winkelpositionen, die um 180° getrennt sind, angeordnet sind; und
das zweite und das vierte magnetische Erfassungselement an den gleichen elektrischen Winkelpositionen oder an Winkelpositionen, die um 180° getrennt sind, angeordnet sind.
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Bei diesem Aufbau können, wenn die Anzahl Pp (= P/2) der Paare magnetischer Pole des mehrpoligen Magneten eine gerade Zahl ist, das dritte und das vierte magnetische Erfassungselement an Positionen angeordnet sein, die entlang der Umfangsrichtung des mehrpoligen Magneten in Bezug auf das erste und das zweite magnetische Erfassungselement durch einen mechanischen Winkel von genau 180° getrennt sind. In diesem Fall sind das erste und das zweite magnetische Erfassungselement an den gleichen elektrischen Winkelpositionen angeordnet und geben gleichphasige sinusförmige Signale aus. Ähnlich sind auch das zweite und das vierte magnetische Erfassungselement an den gleichen elektrischen Winkelpositionen angeordnet und geben gleichphasige sinusförmige Signale aus. In der Signalverarbeitungsschaltung wird ein Summensignal des Ausgangssignals des ersten magnetischen Erfassungselements und des Ausgangssignals des dritten magnetischen Erfassungselements ebenso wie ein Summensignal des Ausgangssignals des zweiten magnetischen Erfassungselements und des Ausgangssignals des vierten magnetischen Erfassungselements benutzt. Auf der Basis dieser Signale wird ein Signal erzeugt, das eine Absolutposition θelr innerhalb 1/Pp einer Rotation der Rotationswelle repräsentiert.
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Daher kann der Fehleranteil der Ausgangssignale, der auf einer Unwucht des mehrpoligen Magneten beruht, durch Kombinieren der Ausgangssignale der magnetischen Erfassungselemente, die an Positionen angeordnet sind, die durch einen mechanischen Winkel von 180° getrennt sind, beseitigt werden. Ebenso kann der Fehleranteil des Ausgangssignals, der auf dem magnetischen Fluss des zweipoligen Magneten beruht, durch Kombinieren der phasengleichen sinusförmigen Signale beseitigt werden. Dementsprechend kann die absolute Position θelr der rotierenden Welle mit guter Genauigkeit erfasst werden.
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Wenn dagegen die Anzahl Pp (= P/2) der Paare magnetischer Pole des mehrpoligen Magneten eine ungerade Zahl ist, sind das dritte und das vierte magnetische Erfassungselement an Positionen angeordnet, die um 360°/P im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn von einer Position versetzt sind, die entlang der Umfangsrichtung des mehrpoligen Magneten in Bezug auf das erste und das zweite magnetische Erfassungselement durch einen mechanischen Winkel von ungefähr 180° getrennt ist. Auf diese Weise sind das erste und das dritte magnetische Erfassungselement an den gleichen elektrischen Winkelpositionen angeordnet und geben gleichphasige sinusförmige Signale aus. Ähnlich sind das zweite und das vierte magnetische Erfassungselement an den gleichen elektrischen Winkelpositionen angeordnet und geben gleichphasige sinusförmige Signale aus. In der Signalverarbeitungsschaltung wird auf der Basis eines Summensignals des Ausgangssignals des ersten magnetischen Erfassungselements und des Ausgangssignals des dritten magnetischen Erfassungselements und auf der Basis eines Summensignals des Ausgangssignals des zweiten magnetischen Erfassungselements und des Ausgangssignals des vierten magnetischen Erfassungselements ein Signal erzeugt, das eine absolute Position θelr innerhalb 1/Pp einer Rotation der Rotationswelle repräsentiert.
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In diesem Fall kann der Fehleranteil des Ausgangssignals, der auf der Unwucht des mehrpoligen Magneten beruht, durch Kombinieren des Ausgangssignals der magnetischen Erfassungselemente, die in Winkelpositionen angeordnet sind, die durch einen mechanischen Winkel von 180° getrennt sind, beseitigt werden. Ebenso kann der Fehleranteil des Ausgangssignals, der auf dem magnetischen Fluss des zweipoligen Magneten beruht, durch Kombinieren der gleichphasigen sinusförmigen Signale beseitigt werden. Dementsprechend kann die absolute Position θelr der rotierenden Welle mit guter Genauigkeit erfasst werden.
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Hierbei können, in dem Fall, in dem die Anzahl Pp (= P/2) der Paare magnetischer Pole des mehrpoligen Magneten eine ungerade Zahl ist, wenn der Effekt des magnetischen Flusses von dem zweipoligen Magneten klein ist, z. B. wenn der zweipolige Magnet in einem Abstand von dem mehrpoligen Magneten angeordnet ist, oder wenn die beiden Magneten magnetisch voneinander abgeschirmt sind, das dritte und das vierte magnetische Erfassungselement an Positionen angeordnet sein, die entlang der Umfangsrichtung des mehrpoligen Magneten in Bezug auf erste und das zweite magnetische Erfassungselement durch einen mechanischen Winkel von genau 180° getrennt sind.
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In diesem Fall sind das erste und das dritte magnetische Erfassungselement an Positionen angeordnet, die durch einen elektrischen Winkel von 180° getrennt sind und geben gegenphasige sinusförmige Signale aus. Ähnlich sind das zweite und das vierte magnetische Erfassungselement an Positionen angeordnet, die durch einen elektrischen Winkel von 180° getrennt sind und geben gegenphasige sinusförmige Signale aus. In der Signalverarbeitungsschaltung wird auf der Basis eines Summensignals des Ausgangssignals des ersten magnetischen Erfassungselements und des Ausgangssignals des dritten magnetischen Erfassungselements und auf der Basis eines Summensignals des Ausgangssignals des zweiten magnetischen Erfassungselements und des Ausgangssignals des vierten magnetischen Erfassungselementsein ein Signal erzeugt, das eine absolute Position θelr innerhalb 1/Pp einer Rotation der Rotationswelle repräsentiert.
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Da gegenphasige sinusförmige Signale kombiniert werden, kann der Fehleranteil des Ausgangssignals, der auf dem magnetischen Fluss des zweipoligen Magneten beruht, nicht beseitigt werden, aber da die Ausgangssignale der magnetischen Erfassungselemente in Winkelpositionen angeordnet sind, die durch einen mechanischen Winkel von 180° getrennt sind, kann der Fehleranteil des Ausgangssignals, der auf einer Unwucht des mehrpoligen Magneten beruht, beseitigt werden. Solch eine Konfiguration kann benutzt werden, wenn der magnetische Fluss des zweipoligen Magneten einen kleinen Fehleranteil erzeugt, der in den Ausgangssignalen des ersten bis vierten magnetischen Erfassungselements auf Seiten des mehrpoligen Magneten auftritt.
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Weiterhin stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren des Erfassens einer absoluten Rotationsposition zum Erfassen einer mechanischen Winkelposition θabs innerhalb einer Rotation einer rotierenden Welle unter Benutzung eines magnetischen Gebers, der den zuvor beschriebenen Aufbau mit einem mehrpoligen Magneten und einem zweipoligen Magneten hat, bereit, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass
vor einem Betrieb zum Erfassen der Rotationsposition der rotierenden Welle bewirkt wird, dass die rotierende Welle rotiert, der Absolutwert θelt, der von der mehrpoligen magnetischen Erfassungseinheit erhalten wird, gemessen und dem Absolutwert θt, der von der zweipoligen magnetischen Erfassungseinheit erhalten wird, zugeordnet wird, und die temporäre Polpaarnummer Nx des mehrpoligen Magneten den Absolutwerten θt, die von der zweipoligen magnetischen Erfassungseinheit erhalten werden, zugeordnet wird;
wobei, wenn die Erfassung der Rotationsposition der rotierenden Welle gestartet wird,
der Absolutwert θti der rotierenden Welle gemäß der zweipoligen magnetischen Erfassungseinheit gemessen wird,
der Absolutwert θelr der rotierenden Welle gemäß der mehrpoligen magnetischen Erfassungseinheit gemessen wird;
die temporäre Polpaarnummer Nx, die dem Absolutwert θti zugeordnet ist, korrigiert wird, und die Polpaarnummer Nr auf der Basis des Absolutwertes θelt, der dem gemessenen Absolutwert θti zugeordnet ist, und auf der Basis des gemessenen Absolutwertes θelr berechnet wird; und
eine mechanische Winkelabsolutposition θabs innerhalb einer Rotation der rotierenden Welle gemäß der folgenden Formel unter Benutzung eines mechanischen Winkels θelp (= 360°/Pp), der einem elektrischen Winkel einer Periode eines Ausgangssignals der mehrpoligen magnetischen Erfassungseinheit entspricht, berechnet wird: θabs = (Nr × θelp + θelr)/Pp.
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Eine genaue Polpaarnummer Nr kann wie folgt aus der temporären Polpaarnummer Nxi bestimmt werden, wenn die Genauigkeit oder Winkelreproduzierbarkeit X des zweipoligen Absolutwertmessgebers die folgende Gleichung erfüllt, wobei Rt eine Auflösung des zweipoligen Absolutwertmessgebers ist: X < 2 × ((θelp/2) – (Pp × θelp/Rt))/Pp.
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Insbesondere wenn θelt ≥ θelp/2 ist, wird die korrigierte Polpaarnummer Nr auf Nx gesetzt, wenn θelr ≥ (θelt – θelp/2) ist, und die korrigierte Polpaarnummer Nr wird auf Nx + 1 gesetzt, wenn θelr < (θelt – θelp/2) ist.
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Umgekehrt wird, wenn θelt < θelp/2 ist, die korrigierte Polpaarnummer Nr auf Nx gesetzt, wenn θelr < (θelt + θelp/2) ist, und die korrigierte Polpaarnummer Nr wird auf Nx – 1 gesetzt, wenn θelr ≥ (θelt + θelp/2) ist.
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Die Winkelreproduzierbarkeit X des zweipoligen Absolutwertmessgebers kann so eingestellt werden, dass sie die folgende Gleichung erfüllt, wobei Rtmin der Minimalwert der Auflösung des zweipoligen Absolutwertmessgebers für jedes der magnetischen Polpaare des mehrpoligen Absolutwertmessgebers ist: X < 2 × ((θelp/2) – (θelp/Rtmin))/Pp.
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Im Allgemeinen kann eine genaue Polpaarnummer Nr aus der temporären Polpaarnummer Nxi wie folgt bestimmt werden, wenn die Genauigkeit oder Winkelreproduzierbarkeit X des zweipoligen Absolutwertmessgebers die folgende Gleichung erfüllt, wobei M eine ganze Zahl größer oder gleich zwei ist: X < 2 × ((θelp/M) – (Pp × θelp/Rt))/Pp.
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Wenn θelt ≥ θelp/M ist, wird die korrigierte Polpaarnummer Nr auf Nx gesetzt, wenn θelr ≥ (θelt – θelp/M) ist, und die korrigierte Polpaarnummer Nr wird auf Nx +1 gesetzt, wenn θelr < (θelt – θelp/M) ist.
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Wenn θelt < θelp/2 ist, wird die korrigierte Polpaarnummer Nr auf Nx gesetzt, wenn θelr < (θelt + θelp/M) ist, und die korrigierte Polpaarnummer Nr wird auf Nx – 1 gesetzt, wenn θelr ≥ (θelt + θelp/M) ist.
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Die Winkelreproduzierbarkeit X des zweipoligen Absolutwertmessgebers kann so eingestellt werden, dass sie die folgende Gleichung erfüllt, wobei Rtmin der Minimalwert der Auflösungen des zweipoligen Absolutwertmessgebers für jedes der Polpaare des mehrpoligen Absolutwertmessgebers ist: X < 2 × ((θelp/M) – (θelp/Rtmin))/Pp.
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Gemäß der erfindungsgemäßen Methode zum Erfassen einer absoluten Rotationsposition wird die Auflösung zum Erfassen der absoluten Position der rotierenden Welle durch Pp × Rm vorgegeben, wobei Rm die Auflösung des mehrpoligen Absolutwertmessgebers ist. Die Erfassungsgenauigkeit hängt nur von der Auflösung des mehrpoligen Absolutwertmessgebers ab. Die Auflösung und Genauigkeit des zweipoligen Absolutwertmessgebers stehen nicht in Beziehung zu der Auflösung und Genauigkeit der Erfassung der Absolutposition und werden nur benutzt, um die Polpaarnummer zu erhalten. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann daher ein magnetischer Absolutwertmessgeber mit hoher Auflösung verwirklicht werden, ohne die Auflösung und Genauigkeit des zweipoligen Absolutwertmessgebers zu erhöhen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein schematisches Blockdiagramm, welches den magnetischen Geber des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist eine beschreibende Ansicht und ein Signal-Schaltbild der magnetischen Erfassungseinheit aus 1;
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3 ist ein schematisches Blockdiagramm, das den magnetischen Geber des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt, eine beschreibende Ansicht, welche die zweipolige magnetische Erfassungseinheit des magnetischen Gebers zeigt, und eine beschreibende Ansicht, welche die mehrpolige magnetische Erfassungseinheit des magnetischen Gebers zeigt;
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4 ist eine beschreibende Ansicht und ein Signal-Schaltbild der mehrpoligen magnetischen Erfassungseinheit aus 3;
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5 ist eine Ansicht, welche die A-Phasensignalwellenform und die B-Phasensignalwellenform zeigt, die der Signalverarbeitungsschaltung aus 3 präsentiert wird, und welche den vom magnetischen Fluss des zweipoligen Magneten erzeugten Fehleranteil zeigt;
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6 ist eine Signalwellenform, welche die Ausgangswellenformen der zweipoligen magnetischen Erfassungseinheit und der mehrpoligen magnetischen Erfassungseinheit aus 3 zeigt, und eine beschreibende Ansicht, welche den Zustand zeigt, in dem ein Bereich der Signalwellenform in Richtung der Zeitachse verlängert worden ist;
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7 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf zum Berechnen der Absolutposition des mechanischen Winkels zeigt;
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8 ist eine beschreibende Ansicht, welche das den Bearbeitungsvorgang vom Schritt ST13 zum Schritt ST19 aus 7 zeigt;
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9 ist eine beschreibende Ansicht, welche den Bearbeitungsvorgang vom Schritt ST13 bis zum Schritt ST21 aus 7 zeigt;
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10 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf zum Berechnen der Absolutposition des mechanischen Winkels zeigt;
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11 ist eine schematische Blockansicht, die den magnetischen Geber eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt, eine beschreibende Ansicht, welche die zweipolige magnetische Erfassungseinheit des magnetischen Gebers und die mehrpolige magnetische Erfassungseinheit des magnetischen Gebers zeigt;
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12 ist eine beschreibende Ansicht und ein Signal-Schaltbild der mehrpoligen magnetischen Erfassungseinheit aus 11;
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13 ist eine Ansicht, welche die A-Phasensignalwellenform und die B-Phasensignalwellenform, die der Signalverarbeitungsschaltung aus 11 präsentiert werden, zeigt und die den Fehleranteil, der vom magnetischen Fluss des zweipoligen Magneten erzeugt wird, zeigt;
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14 ist eine schematische Blockansicht, die den magnetischen Geber eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt, eine beschreibende Ansicht, welche die zweipolige magnetische Erfassungseinheit des magnetischen Gebers und die mehrpolige magnetische Erfassungseinheit des magnetischen Gebers zeigt;
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15 ist eine beschreibende Ansicht und ein Signal-Schaltbild der mehrpoligen magnetischen Erfassungseinheit aus 14;
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16 ist eine schematische Blockansicht, die den magnetischen Geber eines Vergleichsbeispiels zeigt, eine beschreibende Ansicht, welche die zweipolige magnetische Erfassungseinheit des magnetischen Gebers und die mehrpolige magnetische Erfassungseinheit des magnetischen Gebers zeigt;
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17 ist eine beschreibende Ansicht einer mehrpoligen magnetischen Erfassungseinheit in dem Vergleichsbeispiel, ein Signalwellenformdiagramm, welches die A-Phasensignalwellenform und die B-Phasensignalwellenform, die der Signalverarbeitungsschaltung präsentiert werden, zeigt, und ein Diagramm, welches den Fehleranteil, der von dem magnetischen Fluss des zweipoligen Magneten erzeugt wird, zeigt; und
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18 ist eine beschreibende Ansicht der mehrpoligen magnetischen Erfassungseinheit im Vergleichsbeispiel, ein Signalwellenformdiagramm, welches die A-Phasensignalwellenform und die B-Phasensignalwellenform, die der Signalverarbeitungsschaltung präsentiert werden, zeigt, und ein Diagramm, welches den Fehleranteil zeigt, der vom magnetischen Fluss des zweipoligen Magneten verursacht wird.
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Bestes Ausführungsbeispiel der Erfindung
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Ausführungsbeispiele eines magnetischen Gebers, in denen die vorliegende Erfindung benutzt wird, werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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1 ist ein schematisches Blockdiagramm, das einen magnetischen Geber zeigt, der mit einem mehrpoligen Magneten ausgestattet ist, in dem die vorliegende Erfindung benutzt worden ist. Der magnetische Geber 1 hat einen mehrpoligen Magneten 2, bei dem N-Pole und S-Pole abwechselnd in gleich großen Winkelabständen entlang der Umfangsrichtung angeordnet sind, ein erstes und ein zweites magnetisches Erfassungselement A1, B1, die benachbart entlang der umlaufenden bzw. kreisförmigen äußeren Umfangsfläche 2a des mehrpoligen Magneten 2 angeordnet sind, ein drittes und ein viertes magnetisches Erfassungselement A2, B2, die benachbart entlang der umlaufenden bzw. kreisförmigen äußeren Umfangsfläche 2a des mehrpoligen Magneten 2 angeordnet sind, und eine Signalverarbeitungsschaltung 5 zum Erzeugen von Signalen, welche die Rotationsposition einer rotierenden Welle eines Aufbaus, in dem eine Erfassung vorzunehmen ist, z. B. einer rotierenden Welle 4 eines Servomotors 3, repräsentieren, wobei die Signale auf der Basis des ersten bis vierten magnetischen Erfassungsselements A1 bis B2 erzeugt werden.
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Die 2(a) und (b) sind beschreibende Ansichten und ein Ausgangssignal-Schaltbild, welche die magnetische Erfassungseinheit des magnetischen Gebers 1 zeigen. Der mehrpolige Magnet 2 des vorliegenden Beispiels hat N-Pole und S-Pole, die in Umfangsrichtung alternierend in gleich großen Winkelabständen so ausgebildet sind, dass die Anzahl P der magnetischen Pole gleich 28 ist. Das erste und das zweite magnetische Erfassungselement A1, B1 sind benachbart so angeordnet, dass sie durch einen elektrischen Winkel von 90° getrennt sind und im Zusammenhang mit der Rotation des mehrpoligen Magneten 2 sinusförmige Signale mit einer gegenseitigen Phasendifferenz von 90° ausgegeben werden. Mit anderen Worten, das erste und das zweite magnetische Erfassungselement A1, B1 sind benachbart so angeordnet, dass der Abstand zwischen den Elementen in Umfangsrichtung gleich der Hälfte des Abstands der Breite der magnetischen Pole ist. Ähnlich sind das dritte und das vierte magnetische Erfassungselement A2, B2 benachbart angeordnet, sodass sie durch einen elektrischen Winkel von 90° getrennt sind und sinusförmige Signale mit einer gegenseitigen Phasendifferenz von 90° ausgegeben werden.
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Das erste und das zweite magnetische Erfassungselement A1, B1 und das dritte und das vierte magnetische Erfassungselement A2, B2 sind an Winkelpositionen angeordnet, die durch einen mechanischen Winkel von 180° entlang der Umfangsrichtung des mehrpoligen Magneten 2 getrennt sind. Das erste und das dritte magnetische Erfassungselement A1, A2 sind an der gleichen elektrischen Winkelposition angeordnet und geben gleichphasige sinusförmige Signale aus, da die Anzahl der Pole P des mehrpoligen Magneten 2 gleich 28 ist, was zu einer geraden Anzahl von 14 magnetischen Polpaaren Pp führt. Auch das zweite und das vierte magnetische Erfassungselement B1, B2 sind an den gleichen elektrischen Winkelpositionen angeordnet und geben phasengleiche sinusförmige Signale aus.
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Die Signalverarbeitungsschaltung 5 ist mit einer Signalkombinationsschaltung 6 versehen, die, wie in 2(b) gezeigt, verdrahtet ist. Ein Summensignal A+ des Ausgangssignals des ersten magnetischen Erfassungselements A1 und des Ausgangssignals des dritten magnetischen Erfassungselements A2 und ein invertiertes Signal A– des Summensignals A+ werden in der Signalkombinationsschaltung 6 erhalten. Ebenso werden ein Summensignal B+ des Ausgangssignals des zweiten magnetischen Erfassungselements B1 und des Ausgangssignals des vierten magnetischen Erfassungselements B2 und ein invertiertes Signal B– des Summensignals B+ erhalten. Auf der Basis dieser Signale werden Signale, welche die Rotationsposition der rotierenden Welle repräsentieren, erzeugt und durch die Signalverarbeitungsschaltung 5 ausgegeben.
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Das erste und das zweite magnetische Erfassungselement A1, B1 und das dritte und vierte magnetische Erfassungselement A2, B2 sind im magnetischen Geber 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels an Winkelpositionen angeordnet, die durch einen mechanischen Winkel von 180° getrennt sind. Die Benutzung einer solchen Anordnung ermöglicht es, eine Reduzierung der Erfassungsgenauigkeit der magnetischen Erfassungselemente A1 bis B2 aufgrund von Fluktuationen der magnetischen Flussdichte, die durch eine Unwucht des mehrpoligen Magneten 2 verursacht wird, zu unterdrücken. Es ist auch möglich, eine Reduzierung der Erfassungsgenauigkeit der magnetischen Erfassungselemente A1 bis B2, die von turbulenzinduzierten Schwankungen der magnetischen Flussdichte verursacht wird, zu unterdrücken. Es ist daher möglich, einen magnetischen Geber zu erhalten, der in der Lage ist, unter Benutzung eines zweipoligen Magneten 2 die Rotationsposition einer rotierenden Welle 4 mit guter Genauigkeit zu erfassen.
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Hierbei können in dem Fall, dass die Anzahl Pp (= P/2) der Paare magnetischer Pole des mehrpoligen Magneten 2 eine ungerade Zahl ist, das dritte und das vierte magnetische Erfassungselement A2, B2 an Positionen angeordnet sein, die um δ (= 360°/P) im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn von einer Position versetzt sind, die entlang einer Umfangsrichtung des zweipoligen Magneten 2 in Bezug auf das erste und das zweite magnetische Erfassungselement A1, B1 durch einen mechanischen Winkel von 180° getrennt ist.
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Wenn z. B. die Anzahl P der magnetischen Pole des mehrpoligen Magneten 2A gleich 26 ist und die Anzahl der magnetischen Polpaare Pp gleich 13 ist, können die Positionen um einen mechanischen Winkel δ = 360°/26 von der 180°-Position versetzt sein, wie in 2(c) gezeigt. Bei solch einem Aufbau sind das erste und das dritte magnetische Erfassungselement A1, A2 an den gleichen elektrischen Winkelpositionen angeordnet und geben ein phasengleiches sinusförmiges Signal aus. Ähnlich sind auch das zweite und das vierte magnetische Erfassungselement B1, B2 an gleichen elektrischen Winkelpositionen angeordnet und geben ein phasengleiches sinusförmiges Signal aus. Daher werden das Summensignal A+ des Ausgangssignals des ersten magnetischen Erfassungselements A1 und des Ausgangssignals der dritten magnetischen Erfassungselements A2 und das Summensignal des Ausgangssignals des zweiten magnetischen Erfassungselements B1 und des Ausgangssignals des vierten magnetischen Erfassungselements B2 in der Signalkombinationsschaltung 6 erhalten, wie in 2(d) gezeigt, wodurch der Fehleranteil, der durch die Unwucht des mehrpoligen Magneten 2A erzeugt wird, und der Fehleranteil, der durch die Schwankung des magnetischen Flusses erzeugt wird, beseitigt werden können.
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Auch können, wenn die Anzahl Pp (= P/2) der Paare magnetischer Pole des mehrpoligen Magneten 2A eine ungerade Zahl ist, das erste und das zweite magnetische Erfassungselement A1, B1 und das dritte und das vierte magnetische Erfassungselement A2, B2 an Winkelpositionen angeordnet sein, die entlang der Umfangsrichtung des mehrpoligen Magneten 2 durch einen mechanischen Winkel von genau 180° getrennt sind. 2(e) zeigt den Fall, in dem die Anzahl P der magnetischen Pole 26 und die Anzahl Pp der Paare magnetischer Pole 13 ist. In diesem Fall sind die magnetischen Erfassungselemente A1, A2 in Winkelpositionen angeordnet, die durch einen elektrischen Winkel von 180° getrennt sind, und geben gegenphasige sinusförmige Signale aus. Ähnlich sind das zweite und das vierte magnetische Erfassungselement B1, B2 in Winkelpositionen angeordnet, die durch einen elektrischen Winkel von 180° getrennt sind, und geben gegenphasige sinusförmige Signale aus. Daher sind das erste und das dritte magnetische Erfassungselement A1, A2 parallel miteinander verbunden und das Differenzsignal A+ der Ausgangssignale und ein invertiertes Signal A– des Differenzsignals A+ werden in der Signalkombinationsschaltung 6A erhalten, wie in 2(f) gezeigt. Auf ähnliche Weise werden auch ein Differenzsignal B+ des Ausgangssignals des zweiten magnetischen Erfassungselements B1 und des Ausgangssignals des vierten magnetischen Erfassungselements B2 und ein invertiertes Signal B– des Differenzsignals B+ erhalten. Der Fehleranteil aufgrund von Unwucht der rotierenden Welle kann auf der Basis einer Kombination dieser Signale beseitigt werden.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Als nächstes sind die 3(a) bis 3(c) ein schematisches Blockdiagramm, das den magnetischen Geber des zweiten Ausführungsbeispiels zeigen, in dem die vorliegende Erfindung benutzt wird, eine beschreibende Ansicht, welche die zweipolige magnetische Erfassungseinheit des magnetischen Gebers zeigt, und eine beschreibende Ansicht, welche die mehrpolige magnetische Erfassungseinheit des magnetischen Gebers zeigt.
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Der magnetische Geber 10 hat eine mehrpolige magnetische Erfassungseinheit 11, eine zweipolige magnetische Erfassungseinheit 12 und eine Signalverarbeitungsschaltung 15 zum Erzeugen von Signalen, welche die mechanische Absolutposition θabs innerhalb einer Rotation einer rotierenden Welle eines Aufbaus, in dem eine Erfassung durchgeführt wird, wie z. B. einer rotierenden Welle 14 eines Servomotors 13, repräsentieren, wobei die Signale auf Basis der Signale erzeugt werden, die von den Erfassungseinheiten 11, 12 erhalten werden.
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Die mehrpolige magnetische Erfassungseinheit 11 hat einen mehrpoligen Magneten 21, bei dem entlang der Umfangsrichtung abwechselnd in gleich großen Winkelabständen N-Pole und S-Pole angeordnet sind, ein erstes und ein zweites magnetisches Erfassungselement A1, B1, die benachbart so angeordnet sind, dass im Zusammenhang mit der Rotation des mehrpoligen Magneten 21 sinusförmige Ausgangssignale mit einer gegenseitigen Phasendifferenz von 90° ausgegeben werden, und ein drittes und ein viertes magnetisches Erfassungselement A2, B2, die benachbart so angeordnet sind, dass im Zusammenhang mit der Rotation des mehrpoligen Magneten 21 sinusförmige Signale mit einer gegenseitigen Phasendifferenz von 90° ausgegeben werden. Die zweipolige magnetische Erfassungseinheit 12 hat einen zweipoligen Magneten 22, der entlang einer Umfangsrichtung in gleichgroßen Winkelabständen bipolar magnetisiert ist, und ein Paar magnetischer Erfassungselemente Ao, Bo zum Ausgeben sinusförmiger Signale mit einer gegenseitigen Phasendifferenz von 90° im Zusammenhang mit der Rotation des zweipoligen Magneten 22. Der mehrpolige Magnet 21 und der zweipolige Magnet 22 sind koaxial an der rotierenden Welle 14 befestigt und werden integral mit der rotierenden Welle rotiert.
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4(a) und 4(b) sind eine beschreibende Ansicht und ein Ausgangssignal-Schaltbild der mehrpoligen magnetischen Erfassungseinheit 11. Die mehrpolige magnetische Erfassungseinheit 11 hat denselben Aufbau wie die magnetische Erfassungseinheit, die in den 1, 2(a) und 2(b) gezeigt ist. Mit anderen Worten, der mehrpolige Magnet 21 hat N-Pole und S-Pole, die abwechselnd in gleichgroßen Winkelabständen entlang der Umfangsrichtung ausgebildet sind, so dass die Anzahl P magnetischer Pole gleich 28 ist. Das erste und das zweite magnetische Erfassungselement A1, B1 sind benachbart so angeordnet, dass sie durch einen elektrischen Winkel von 90° getrennt sind und im Zusammenhang mit der Rotation des mehrpoligen Magneten 21 sinusförmige Signale mit einer gegenseitigen Phasendifferenz von 90° ausgeben. Mit anderen Worten, das erste und das zweite magnetische Erfassungselement A1, B1 sind benachbart so angeordnet, dass der Abstand zwischen diesen Elementen in Umfangsrichtung gleich der Hälfte des Abstands der Breite der magnetischen Pole ist. Ähnlich sind das dritte und das vierte magnetische Erfassungselement A2, B2 benachbart so angeordnet, dass sie durch einen elektrischen Winkel von 90° getrennt sind und sinusförmige Signale mit einer gegenseitigen Phasendifferenz von 90° ausgeben. Ähnlich sind auch das dritte und das vierte magnetische Erfassungselement A2, B2 benachbart so angeordnet, dass sie durch einen elektrischen Winkel von 90° getrennt sind und sinusförmige Signale mit einer gegenseitigen Phasendifferenz von 90° ausgeben.
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Das erste und das zweite magnetische Erfassungselement A1, B1 und das dritte und das vierte magnetische Erfassungselement A2, B2 sind an Winkelpositionen angeordnet, die entlang der Umfangsrichtung des mehrpoligen Magneten 21 durch einen mechanischen Winkel von 180° getrennt sind. Das erste und das dritte magnetische Erfassungselement A1, A2 sind in denselben elektrischen Winkelpositionen angeordnet und geben gleichphasige sinusförmige Signale aus, da die Anzahl der Pole P des mehrpoligen Magneten 21 gleich 28 ist, was zu einer geraden Anzahl von 14 magnetischen Polpaaren Pp führt. Das zweite und das vierte magnetische Erfassungselement B1, B2 sind auch an den gleichen elektrischen Winkelpositionen angeordnet und geben gleichphasige sinusförmige Signale aus.
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Die Signalverarbeitungsschaltung 15 ist mit einer Signalkombinationsschaltung 16 ausgestattet, die wie in 4(b) gezeigt verdrahtet ist. Ein Summensignal A+ des Ausgangssignals des ersten magnetischen Erfassungselements A1 und des Ausgangssignals des dritten magnetischen Erfassungselements A2 und ein invertiertes Signal A– des Summensignals A+ werden in der Signalkombinationsschaltung 16 erhalten. Auch erhalten werden ein Summensignal B+ des Ausgangssignals des zweiten magnetischen Erfassungselements B1 und des Ausgangssignals des vierten magnetischen Erfassungselements B2 und ein invertiertes Signal B– des Summensignals B+.
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Das erste und das zweite magnetische Erfassungselement A1, B1 und das dritte und das vierte magnetische Erfassungselement A2, B2 sind in dem magnetischen Geber 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels an Winkelpositionen angeordnet, die durch einen mechanischen Winkel von 180° getrennt sind. Die Benutzung eines solchen Aufbaus ermöglicht es, eine Reduzierung der Erfassungsgenauigkeit der magnetischen Erfassungselemente A1 bis B2 durch Fluktuationen in der magnetischen Flussdichte, die von einer Unwucht des mehrpoligen Magneten 21 erzeugt werden, zu unterdrücken.
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Kombinieren der phasengleichen sinusförmigen Signale macht es auch möglich, den Fehleranteil der Ausgangssignale der magnetischen Erfassungselemente A1 bis B2, der auf dem magnetischen Fluss des zweipoligen Magneten 22 beruht, zu beseitigen. Es ist daher möglich, die Rotationsposition der rotierenden Welle 14 mit guter Genauigkeit zu erfassen. Z. B. wurde eine Messung in dem Fall gemacht, in dem der Offsetwert des ersten bis vierten magnetischen Erfassungselements A1 bis B2 aufgrund des Effekts des magnetischen Flusses von dem zweipoligen Magneten um 10% geschwankt ist, woraufhin ein A-Phasenausgangswert und ein B-Phasenausgangswert mit einer Phasendifferenz von 90° erhalten wurden, wie in 5(a) gezeigt. Der von dem zweipoligen Magneten 22 erzeugte und in den Signalen enthaltenen Fehleranteil wurde berechnet und es wurde bestätigt, dass er im Wesentlichen Null war, wie in 5(b) gezeigt.
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(Verfahren des Berechnens der absoluten Position θabs)
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Als nächstes werden der Aufbau und der Signalverarbeitungsvorgang der Signalverarbeitungsschaltung 15 des vorliegenden Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Signalverarbeitungsschaltung 15 hat eine Errechnungsschaltung 17 zum Errechnen des Absolutwertes θel innerhalb 1/Pp einer Rotation der rotierenden Welle 14 auf der Basis des Ausgangssignals der mehrpoligen magnetischen Erfassungseinheit durch die Signalkombinierschaltung 16, eine Berechnungsschaltung 18 zum Berechnen des Absolutwertes θt innerhalb einer Rotation der Rotationswelle 14 auf der Basis des Ausgangssignals der zweipoligen magnetischen Erfassungseinheit 12 und eine Berechnungsschaltung 19 zum Berechnen der mechanischen Absolutposition θabs innerhalb einer Rotation der Rotationswelle 14 auf der Basis der Absolutwerte θel und θt mit Bezug auf eine Korrelationstabelle 19a, wie in 3(a) gezeigt.
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Insbesondere wird die Auflösung Rt, d. h., eine absolute Position θt des mechanischen Winkels von 0 bis 360° in der Berechnungsschaltung 18 aus den Sinuswellensignalen mit einer Phasendifferenz von 90°, die von dem Paar der Hallelemente Ao, Bo der zweipoligen magnetischen Erfassungseinheit 12 ausgegeben werden, berechnet. In der Errechnungsschaltung 17 wird die Auflösung Rm, d. h., die absolute Position θelr des elektrischen Winkels 0 bis 360° (mechanische Winkel 0 bis 360/Pp) aus den sinusförmigen Signalen, die eine Phasendifferenz von 90° haben und die aus den Ausgangswerten des ersten bis vierten magnetischen Erfassungselements A1 bis B2 der mehrpoligen magnetischen Erfassungseinheit 11 kombiniert werden, errechnet. In der Berechnungsschaltung 19 wird die Absolutposition θabs des mechanischen Winkels innerhalb einer Rotation der Rotationswelle 14 gemäß der folgenden Gleichung unter Benutzung von θelp (= 360°/Pp) und einer Polpaarnummer Nr, die wie im Folgenden beschrieben berechnet wird, berechnet. θabs = (Nr × θelp + θelr)/Pp (1)
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Um die Polpaarnummer Nr genau zu berechnen, wird die Genauigkeit oder Winkelreproduzierbarkeit X der zweipoligen magnetischen Erfassungseinheit 12 so eingestellt, dass sie die folgende Gleichung erfüllt. X < 2 × ((θelp/2 – (Pp × θelp/Rt))/Pp (2)
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Die zweipolseitig ausgegebene Signalwellenform des Hallelements Ao ist durch eine dünne Linie in 6(a) gezeigt und die multipolseitige Signalwellenform, die von der Signalkombinationsschaltung 16 erhalten wird, ist durch eine dicke Linie gezeigt. 6(b) zeigt einen Bereich davon, der in Richtung der horizontalen Achse (Zeitachse) vergrößert ist.
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Als nächstes ist 7 ein Flussdiagramm, welches das Verfahren zum Berechnen der Polpaarnummer Nr zeigt, und die 8 und 9 sind beschreibende Ansichten, welche den Vorgang zum Berechnen der Nr zeigen. Die Symbole haben die folgende Bedeutung:
- Rm:
- Auflösung der mehrpoligen magnetischen Erfassungseinheit
- Rt:
- Auflösung der zweipoligen magnetischen Erfassungseinheit
- θelt:
- wahrer Absolutwert der mehrpoligen magnetischen Erfassungseinheit (0 bis (θelp – 1))
- θelt:
- temporärer Absolutwert der mehrpoligen magnetischen Erfassungseinheit (0 bis (θelp – 1))
- θti:
- Absolutwert der zweipoligen magnetischen Erfassungseinheit (0 bis (θtp – 1))
- Pp:
- Anzahl der magnetischen Polpaare des mehrpoligen Magneten
- Nr:
- wahre Polpaarnummer (0 bis (Pp – 1)) des mehrpoligen Magneten
- Nx:
- temporäre Polpaarnummer (0 bis (Pp – 1)) des mehrpoligen Magneten
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Vor dem eigentlichen Erfassungsvorgang im magnetischen Geber 10 wird die rotierende Welle bei konstanter Temperatur, Unwucht und Drehzahl rotierend angetrieben und die Ausgaben der zweipoligen magnetischen Erfassungseinheit 12 und der mehrpoligen magnetischen Erfassungseinheit 11 werden gemessen. Mit anderen Worten, der temporäre Absolutwert θelt der mehrpoligen magnetischen Erfassungseinheit 11 wird relativ zum absoluten Wert θti der zweipoligen magnetischen Erfassungseinheit 12 gemessen. Eine temporäre Polpaarnummer Nx des mehrpoligen Magneten 21 wird dann jedem der Absolutwerte θti der zweipoligen magnetischen Erfassungseinheit zugeordnet. Diese Information wird in die Korrespondenztabelle 19a eingetragen und wird im nicht flüchtigen Speicher o. Ä. gespeichert und verwaltet (Schritt ST11 in 7).
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Der Absolutwert θti der rotierenden Welle 14 gemäß der zweipoligen magnetischen Erfassungseinheit 12 wird am Anfang des aktuellen Erfassungsvorgangs gemessen (Schritt ST12 in 7). Der Absolutwert θti wird benutzt, um die Korrespondenztabelle 19a zu Rate zu ziehen und der temporäre Absolutwert θelt der mehrpoligen magnetischen Erfassungseinheit 11 und die temporäre Polpaarnummer Nx des mehrpoligen Magneten 21, die dem Absolutwert θti zugeordnet sind, werden ausgelesen (Schritt ST13 von 7). Der Absolutwert θelr der rotierenden Welle gemäß der mehrpoligen magnetischen Erfassungseinheit 11 wird gleichzeitig oder nach diesem Vorgang gemessen (Schritt ST14 von 7).
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Der Absolutwert θti der zweipoligen magnetischen Erfassungseinheit 12, welcher dem aktuellen Absolutwert θelr entspricht, ändert sich in Abhängigkeit von der Temperatur, der Drehzahl und anderen Betriebsbedingungen und die Beziehung ist nicht konstant. Der Absolutwert θti und der Absolutwert θelt, die gemäß der Korrespondenztabelle 19(a) zugeordnet werden, stimmen daher in wirklichen Rotationszuständen häufig nicht überein. Mit anderen Worten, die Korrespondenz schwankt innerhalb des Bereichs der Winkelreproduzierbarkeit X, wie sie durch Gleichung (2) beschrieben wird.
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Dementsprechend wird die temporäre Polpaarnummer Nx korrigiert und die genaue Polpaarnummer Nr wird wie folgt berechnet.
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Zunächst wird bestimmt, ob der Absolutwert θelt, der temporär zugeordnet worden ist, gleich oder größer als der Wert θelp/2 ist (Schritt ST15 in 7).
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Wenn θelt < θelp/2 ist, wird bestimmt, ob der gemessene Absolutwert θelr kleiner als (θelt + θelp/2) ist (Schritt ST16 in 7). Die Polpaarnummer Nr wird auf der Basis der Ergebnisse dieser Bestimmung wie folgt gesetzt.
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Die Polpaarnummer Nr ist Nx, wenn θelr < (θelt + θelp/2) ist (Schritt ST19 in 7). Umgekehrt ist die Polpaarnummer Nr gleich Nx – 1, wenn θelr ≥ (θelt + θelp/2) ist (Schritt ST18 in 7).
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Das Verfahren für den Ablauf von Schritt ST13 zu den Schritten ST18, 19 in 7 ist in 8 gezeigt. Wie in den Zeichnungen gezeigt, schwankt der Absolutwert θelr der mehrpoligen magnetischen Erfassungseinheit 11 aufgrund der radialen Unwucht der rotierenden Welle 14 oder anderen Rotationsbedingungen mit einer Schwankungsamplitude, wenn der Absolutwert der zweipoligen magnetischen Erfassungseinheit 12 gleich θti ist. Wenn die Abweichung in der Größe der Rotation bzw. Drehzahl der rotierenden Welle 14 klein ist, wird die wirkliche Rotationsposition der rotierenden Welle innerhalb des Winkelbereichs liegen, dem das Polpaarnummer Nx – 1 zugeordnet worden ist. Der aktuelle Absolutwert θelr ist in diesem Fall größer als (θelt + θelp/2), auf dieser Basis kann die wirkliche Polpaarnummer Nr dementsprechend als Nx – 1 bestimmt werden.
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Wenn andererseits θelt ≥ θelp/2 ist, wird bestimmt, ob der gemessene Absolutwert θelr kleiner als (θelt – θelp/2) ist (Schritt ST17 in 7). Die Polpaarnummer Nr wird aufgrund der Ergebnisse dieser Bestimmung wie folgt zugeordnet.
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Die Polpaarnummer Nr ist Nx, wenn θelr ≥ (θelt – θelp/2) ist (Schritt ST20 in 7). Umgekehrt ist die Polpaarnummer Nr gleich Nx + 1, wenn θelr < (θelt – θelp/2) ist (Schritt ST21 in 7).
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Das Verfahren des Ablaufs vom Schritt ST13 zu den Schritten ST20, 21 von 7 ist in 9 gezeigt. Wie in den Zeichnungen gezeigt, schwankt der Absolutwert θelr der mehrpoligen magnetischen Erfassungseinheit 11 aufgrund der axialen Unwucht der rotierenden Welle oder anderer Rotationsbedingungen mit einer Schwankungsamplitude, wenn der Absolutwert der zweipoligen magnetischen Erfassungseinheit 12 gleich θti ist. Wenn die Abweichung in der Größe der Rotation bzw. Drehzahl der rotierenden Welle 14 groß ist, wird die wirkliche Rotationsposition der rotierenden Welle in dem Winkelbereich liegen, dem die Polpaarnummer Nx + 1 zugeordnet worden ist. Der wirkliche Absolutwert θelr ist in diesem Fall kleiner als (θelt – θelp/2), auf dieser Basis kann die wirkliche Polpaarnummer Nr dementsprechend als Nx + 1 bestimmt werden.
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So wird die Polpaarnummer Nr bestimmt und die Absolutposition des mechanischen Winkels θabs der rotierenden Welle 14 wird auf der Basis der obigen Gleichung (1) berechnet. Die Absolutposition θabs des mechanischen Winkels der rotierenden Welle kann danach basierend auf den Änderungen des Absolutwertes θelr der mehrpoligen magnetischen Erfassungseinheit 11 fortlaufend erfasst werden. Wenn der magnetische Geber 19 des vorliegenden Beispiels wie zuvor beschrieben benutzt wird, werden die Auflösung und Genauigkeit der Erfassung durch die mehrpolige magnetische Erfassungseinheit 11 vorgegeben und die Auflösung und Genauigkeit der Erfassung werden nicht durch die Auflösung und Genauigkeit der zweipoligen magnetischen Erfassungseinheit 12 beschränkt. Auch eine Justage, um die Startpunkte der Erfassungssignale der zweipoligen magnetischen Erfassungseinheit 12 und der mehrpoligen magnetischen Erfassungseinheit 11 in Übereinstimmung zu bringen, ist nicht notwendig.
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Weiterhin können Schwankungen in den Auflösungsstufen Rti der zweipoligen magnetischen Erfassungseinheit 12 in Übereinstimmung mit dem magnetischen Polpaar der mehrpoligen magnetischen Erfassungseinheit 11 vorhanden sein. Die Summe der Auflösungsstufen Rti der zweipoligen magnetischen Erfassungseinheit 12 in Übereinstimmung mit jedem magnetischen Polpaar kann Rt sein. Wenn der Minimalwert der Auflösungen Rti = Rtmin ist, kann die Genauigkeit und Winkelreproduzierbarkeit X der zweipoligen magnetischen Erfassungseinheit 12 so wie in der folgenden Gleichung eingestellt werden, um die Polpaarnummer Nr genau zu berechnen: X < 2 × ((θelp/2 – (θelp/Rtmin))/Pp (2A).
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Im Allgemeinen kann, wenn die Genauigkeit oder Winkelreproduzierbarkeit X der zweipoligen magnetischen Erfassungseinheit 12 so eingestellt wird, dass sie die folgende Gleichung erfüllt, wobei M eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist, die Absolutposition θabs des mechanischen Winkels gemäß dem Fluss, wie er in 10 gezeigt ist, berechnet werden: X < 2 × ((θelp/M – (Pp × θelp/Rt))/Pp (2B).
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Auch in diesem Fall kann die Genauigkeit oder Winkelreproduzierbarkeit X der zweipoligen magnetischen Erfassungseinheit 12 so eingestellt werden, dass sie die folgende Gleichung erfüllt, um die Polpaarnummer Nr genau zu bestimmen, wenn der Minimalwert der Größe Rti der Auflösungen der zweipoligen magnetischen Erfassungseinheit 12, die jedem der magnetischen Polpaare der mehrpoligen magnetischen Erfassungseinheit 11 entsprechen, gleich Rtmin ist: X < 2 × ((θelp/M – (θelp/Rtmin))/Pp (2C).
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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Weiterhin befinden sich in dem Fall, dass die Anzahl Pp der Paare magnetischer Pole Pp (= P/2) des mehrpoligen Magneten eine ungerade Zahl ist und das dritte und das vierte magnetische Erfassungselement A2, B2 an Positionen angeordnet sind, die entlang der Umfangsrichtung des mehrpoligen Magneten in Bezug auf das erste und das zweite magnetischen Erfassungselemente A1, B2 durch einen elektrischen Winkel von 180° getrennt sind, das erste und das dritte magnetische Erfassungselement A1, A2 an Positionen, die durch einen elektrischen Winkel von 180° getrennt sind, und die Ausgangswerte der Elemente haben eine entgegengesetzte Phase. Ähnlich sind das zweite und das vierte magnetische Erfassungselement B1, B2 auch an Positionen angeordnet, die durch einen elektrischen Winkel von 180° getrennt sind und geben gegenphasige sinusförmige Signale aus. Der Fehlerbeitrag, der durch den magnetischen Fluss des zweipoligen Magneten erzeugt wird, kann sogar mit der Erzeugung eines A-Phasensignals und eines B-Phasensignals unter Benutzung der Differenz in den gegenphasigen Ausgangssignalen beseitigt werden.
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In Anbetracht des zuvor Gesagten sind in der mehrpoligen magnetische Erfassungseinheit 11A eines magnetischen Gebers 20 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung das dritte und das vierte magnetische Erfassungselement A2, B2 an Positionen angeordnet, die um δ (= 360°/P) im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn von einer Position versetzt sind, die entlang einer Umfangsrichtung des mehrpoligen Magneten 21A in Bezug auf das erste und das zweite magnetische Erfassungselement A1, B1 durch einen mechanischen Winkel von ungefähr 180° getrennt ist, wie in den 11 und 12 gezeigt. Der Aufbau ist ansonsten der gleiche wie der des zuvor beschriebenen magnetischen Gebers 10.
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Bei solch einem Aufbau sind das erste und das dritte magnetische Erfassungselement A1, A2 an denselben Winkelpositionen angeordnet und geben gleichphasige sinusförmige Signale aus. Ähnlich sind das zweite und das vierte magnetische Erfassungselement an den gleichen Winkelpositionen angeordnet und geben gleichphasige sinusförmige Signale aus.
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Ein Summensignal des Ausgangssignals des ersten magnetischen Erfassungselements A1 und des Ausgangssignals des dritten magnetischen Erfassungselements A2 und ein Summensignal des Ausgangssignals des zweiten magnetischen Erfassungselements B1 und des Ausgangssignals des vierten magnetischen Erfassungselements B2 werden in der Signalkombinationsschaltung 16 der Signalverarbeitungsschaltung 15 erhalten und die Rotationsposition der rotierenden Welle kann mit guter Genauigkeit auf Basis dieser Summensignale erfasst werden.
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Z. B. wurde eine Messung für den Fall gemacht, in dem der Offsetwert vom ersten bis vierten magnetische Erfassungselement A1 bis B2 aufgrund des Effekts des magnetischen Flusses von dem zweipoligen Magneten 22 um 10% geschwankt ist, worauf ein A-Phasenausgangswert und ein B-Phasenausgangswert mit einer Phasendifferenz von 90° erhalten wurden, wie in 13(a) gezeigt. Der Fehleranteil, der von dem zweipoligen Magneten 22 erzeugt worden ist, wurde berechnet und es wurde bestätigt, dass er deutlich reduziert worden ist, wie in 13(b) gezeigt. Es wurde bestätigt, dass der Fehleranteil auf ungefähr 1/8 des Fehleranteils, wie er im folgend beschriebenen Vergleichsbeispiel (siehe 18) erzeugt worden ist, reduziert worden ist.
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(Viertes Ausführungsbeispiel)
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Weiter können, wenn der Effekt aufgrund des magnetischen Flusses von dem zweipoligen Magneten 22 gering ist, das erste und das zweite magnetische Erfassungselement A1, B1 und das dritte und vierte magnetische Erfassungselement A2, B2 an Positionen angeordnet sein, die durch einen mechanischen Winkel von genau 180° entlang der Umfangsrichtung des mehrpoligen Magneten 21A getrennt sind, wenn der zweipolige Magnet 22 in einem Abstand von dem mehrpoligen Magneten 21A in dem zuvor beschriebenen magnetischen Geber 20 angeordnet ist, oder in einem Fall, in dem die Magnete 21A, 22 magnetisch voneinander abgeschirmt sind, oder in anderen Fällen.
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Die 14 und 15 zeigen den Aufbau des magnetischen Gebers in diesem Fall. In der mehrpoligen magnetischen Erfassungseinheit 11B in einem magnetischen Geber 30 sind das erste und das dritte magnetische Erfassungselement A1, A2 in Winkelpositionen angeordnet, die durch einen elektrischen Winkel von 180° getrennt sind und geben gegenphasige sinusförmige Signale aus. Ähnlich sind das zweite und das vierte magnetische Erfassungselement B1, B2 in Winkelpositionen angeordnet, die durch einen elektrischen Winkel von 180° getrennt sind und geben gegenphasige sinusförmige Signale aus.
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Wie in 15(b) gezeigt, sind das erste und das dritte magnetische Erfassungselement A1, A2 parallel zueinander mit entgegengesetzter Phase verbunden und ein Differenzsignal A+ dieser Ausgangssignale und ein invertiertes Signal A– des Differenzsignals A+ werden in der Signalkombinationsschaltung 16A der Signalverarbeitungsschaltung 15 erhalten. Ähnlich werden ein Differenzsignal B+ des Ausgangssignals des zweiten magnetischen Erfassungselements B1 und des Ausgangssignals des vierten magnetischen Erfassungselements B2 und eine invertiertes Signal B– des Differenzsignals B+ erhalten. Ein Fehleranteil, der von einer Unwucht der rotierenden Welle verursacht wird, kann basierend auf einem kombinierten Signal dieser Signale beseitig werden.
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Der Aufbau ist ansonsten der gleiche wie bei dem zuvor beschriebenen magnetischen Geber 10 oder dem magnetischen Geber 20.
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(Vergleichsbeispiel)
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16 ist eine schematische Blockansicht, die einen magnetischen Geber als Vergleichsbeispiel zeigt, eine beschreibende Ansicht der zweipoligen magnetischen Erfassungseinheit und eine beschreibende Ansicht der mehrpoligen magnetischen Erfassungseinheit. Das Vergleichsbeispiel wird benutzt, um den zuvor beschriebenen magnetischen Geber 10 des zweiten Ausführungsbeispiels und den magnetischen Geber 30 des dritten Ausführungsbeispiels zu vergleichen.
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Im magnetischen Geber 40 des Vergleichsbeispiels ist die mehrpolige magnetische Erfassungseinheit 11C nur mit einem Paar aus einem ersten und einem zweiten magnetischen Erfassungselement A1, B1, die benachbart zueinander angeordnet sind, ausgestattet und in der Signalverarbeitungsschaltung 15A wird basierend auf diesen Ausgangssignalen ein Absolutwert θelr berechnet.
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Ein mehrpoliger Magnet 21 mit einer Polzahl P von 28 wurde als mehrpoliger Magnet des magnetischen Gebers 40 des Vergleichsbeispiels benutzt, wie in 17(a) gezeigt. In diesem Fall wurde eine Messung für den Fall gemacht, in dem der Offsetwert der magnetischen Erfassungselemente A1, B1 aufgrund des Effektes des magnetischen Flusses des zweipoligen Magneten 22 um 10% schwankte, woraufhin ein A-Phasenausgangswert und eine B-Phasenausgangswert mit einer Phasendifferenz von 90° erhalten wurden, wie in 17(a) gezeigt. Der von dem zweipoligen Magneten 22 erzeugte Fehleranteil wurde berechnet und als beachtlich gefunden, wie in 17(c) gezeigt.
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Ein mehrpoliger Magnet 21A mit einer Polzahl P von 26 wurde als mehrpoliger Magnet des magnetischen Gebers 40 des Vergleichsbeispiels benutzt, wie in 18(a) gezeigt. In diesem Fall wurde eine Messung für den Fall gemacht, indem der Offsetwert der magnetischen Erfassungselemente A1, B1 aufgrund des Effekts des magnetischen Flusses von dem zweipoligen Magneten 22 um 10% geschwankt ist, woraufhin ein A-Phasenausgangswert und ein B-Phasenausgangswert mit einer Phasendifferenz von 90° erhalten wurden, wie in 18(b) gezeigt. Der von dem zweipoligen Magneten 22 erzeugte Fehleranteil wurde berechnet und wurde als beachtlich gefunden, wie in 18(c) gezeigt.
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In Übereinstimmung mit dem magnetischen Geber der vorliegenden Erfindung kann ein merklicher Anteil des Fehlers, der von dem magnetischen Fluss des zweipoligen Magneten verursacht wird, beseitigt werden. Dies ist offensichtlich, wenn ein Vergleich zwischen den Fehleranteilen im Vergleichsbeispiel und den 5(b) und 13(b) gemacht wird, welche die Fehleranteile im zweiten und dritten Ausführungsbeispiel zeigen.
