JP2001033277A - 磁気式エンコーダ - Google Patents
磁気式エンコーダInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁界検出素子の検出信号に重畳した３次の高
調波成分を除去し、高精度の位置情報を得る磁気式エン
コーダを提供する。 【解決手段】 回転体１の回転軸１Ａと垂直方向に磁化
された円板状の永久磁石２と、永久磁石２の半径方向に
空隙を介して固定体３に対向配置された磁界検出素子を
設けた磁気式エンコーダにおいて、磁界検出素子を６
個、４１〜４６を配置し、それぞれ１対の磁界検出素子
同士４１と４２、４３と４４、４５と４６の出力信号の
差を取ることにより偶数次の高調波成分を除去する第１
差動増幅器５１、５２、５３と、第１差動増幅器５１〜
５３により偶数次の高調波成分を除去した差動出力信号
を任意に二つずつ組み合わせて和を取ることにより、３
次の高調波成分を除去する第２差動増幅器５４、５５よ
りなる信号処理回路５を設けた。
調波成分を除去し、高精度の位置情報を得る磁気式エン
コーダを提供する。 【解決手段】 回転体１の回転軸１Ａと垂直方向に磁化
された円板状の永久磁石２と、永久磁石２の半径方向に
空隙を介して固定体３に対向配置された磁界検出素子を
設けた磁気式エンコーダにおいて、磁界検出素子を６
個、４１〜４６を配置し、それぞれ１対の磁界検出素子
同士４１と４２、４３と４４、４５と４６の出力信号の
差を取ることにより偶数次の高調波成分を除去する第１
差動増幅器５１、５２、５３と、第１差動増幅器５１〜
５３により偶数次の高調波成分を除去した差動出力信号
を任意に二つずつ組み合わせて和を取ることにより、３
次の高調波成分を除去する第２差動増幅器５４、５５よ
りなる信号処理回路５を設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、産業用ロ
ボット、ＮＣ工作機械等に用いられるモータの回転位置
を検出する磁気式エンコーダに関する。
ボット、ＮＣ工作機械等に用いられるモータの回転位置
を検出する磁気式エンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、回転体の回転位置を検出する磁気
式エンコーダは，図５のようになっている。図５は、従
来の磁気式エンコーダであって、（ａ）はその構成図、
（ｂ）は磁界検出素子から出力される各相信号を処理す
る信号処理回路のブロック図である。図５（ａ）におい
て、１は回転体、１Ａは回転体１の回転軸、２は回転軸
１Ａの端部に固定された円板状の発磁体を構成する永久
磁石で、永久磁石２の表面は回転軸１Ａに垂直な一方向
に磁化されている。３は永久磁石２の外周側に設けられ
たリング状の固定体、７は回転体１の回転中心に対し同
心円状にして設けられ、且つ、固定体３の周方向に互い
に等間隔に配設された磁界検出素子であって、４個の磁
界検出素子７１、７２、７３、７４から構成されてい
る。このような各磁界検出素子は、永久磁石２の外周面
に対して空隙を介して対向し、且つ、互いに機械角で９
０度位相をずらしてＡ1相検出素子７１とＢ1相検出素子
７３を設け、さらにＡ1相検出素子７１に対して機械角
で１８０度位相をずらしてＡ2相検出素子７２を、Ｂ1相
検出素子７３に対して機械角で１８０度位相をずらして
Ｂ2相検出素子７４を設けている。次に、磁界検出素子
から出力される各相信号を処理する信号処理回路につい
て説明する。図５（ｂ）において、８は信号処理回路で
あって、Ｖ71とＶ72の差動信号Ｖaを出力する差動増幅
器８１と、Ｖ73とＶ74の差動信号Ｖbを出力する差動増
幅器８２と、差動信号ＶaとＶbとからａｒｃｔａｎ（Ｖ
a／Ｖb）の演算を行って回転角度を演算する角度演算回
路８３とを設けている。ここで、Ａ1相検出素子７１と
Ａ2相検出素子７２の検出信号に着目すると、両者の基
本信号は１８０度位相がずれているため、正負が逆転し
ているが、基本信号に重畳している偶数次の高調波成分
の位相はシフトしない。したがって、Ａ1相検出素子７
１とＡ2相検出素子７２の差動信号Ｖaを用いることで偶
数次の高調波を含有しない波形を得ることができる。同
様にして得られたＢ1相検出素子７３とＢ2相検出素子７
４の差動信号Ｖbと、Ａ1相検出素子７１とＡ2相検出素
子７２の差動信号Ｖaを、角度演算回路８３を用いて分
割することにより、回転体１の角度情報を得ることがで
きる。このように、９０度位相が異なるＡ相、Ｂ相から
なる２相の磁界検出信号と信号処理回路を用いた磁気式
エンコーダにより、磁界検出素子の基本信号に重畳した
高調波成分の波形の歪み、すなわち理想的な正弦波、余
弦波に対する誤差をなくしてエンコーダの精度を高める
ようにしている。
式エンコーダは，図５のようになっている。図５は、従
来の磁気式エンコーダであって、（ａ）はその構成図、
（ｂ）は磁界検出素子から出力される各相信号を処理す
る信号処理回路のブロック図である。図５（ａ）におい
て、１は回転体、１Ａは回転体１の回転軸、２は回転軸
１Ａの端部に固定された円板状の発磁体を構成する永久
磁石で、永久磁石２の表面は回転軸１Ａに垂直な一方向
に磁化されている。３は永久磁石２の外周側に設けられ
たリング状の固定体、７は回転体１の回転中心に対し同
心円状にして設けられ、且つ、固定体３の周方向に互い
に等間隔に配設された磁界検出素子であって、４個の磁
界検出素子７１、７２、７３、７４から構成されてい
る。このような各磁界検出素子は、永久磁石２の外周面
に対して空隙を介して対向し、且つ、互いに機械角で９
０度位相をずらしてＡ1相検出素子７１とＢ1相検出素子
７３を設け、さらにＡ1相検出素子７１に対して機械角
で１８０度位相をずらしてＡ2相検出素子７２を、Ｂ1相
検出素子７３に対して機械角で１８０度位相をずらして
Ｂ2相検出素子７４を設けている。次に、磁界検出素子
から出力される各相信号を処理する信号処理回路につい
て説明する。図５（ｂ）において、８は信号処理回路で
あって、Ｖ71とＶ72の差動信号Ｖaを出力する差動増幅
器８１と、Ｖ73とＶ74の差動信号Ｖbを出力する差動増
幅器８２と、差動信号ＶaとＶbとからａｒｃｔａｎ（Ｖ
a／Ｖb）の演算を行って回転角度を演算する角度演算回
路８３とを設けている。ここで、Ａ1相検出素子７１と
Ａ2相検出素子７２の検出信号に着目すると、両者の基
本信号は１８０度位相がずれているため、正負が逆転し
ているが、基本信号に重畳している偶数次の高調波成分
の位相はシフトしない。したがって、Ａ1相検出素子７
１とＡ2相検出素子７２の差動信号Ｖaを用いることで偶
数次の高調波を含有しない波形を得ることができる。同
様にして得られたＢ1相検出素子７３とＢ2相検出素子７
４の差動信号Ｖbと、Ａ1相検出素子７１とＡ2相検出素
子７２の差動信号Ｖaを、角度演算回路８３を用いて分
割することにより、回転体１の角度情報を得ることがで
きる。このように、９０度位相が異なるＡ相、Ｂ相から
なる２相の磁界検出信号と信号処理回路を用いた磁気式
エンコーダにより、磁界検出素子の基本信号に重畳した
高調波成分の波形の歪み、すなわち理想的な正弦波、余
弦波に対する誤差をなくしてエンコーダの精度を高める
ようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術で
は、磁界検出素子を４個配置し、差動信号を角度演算回
路により分割することで、偶数次の高調波を除去するこ
とはできるものの、奇数次の高調波を除去することがで
きないため、特に奇数次の高調波のうち３次高調波によ
りエンコーダの精度が悪化するという問題があった。本
発明は上記問題を解決するためになされたもので、磁界
検出素子の検出信号に重畳した奇数次の高調波のうち、
３次の高調波成分を除去し、高精度の位置情報を得るこ
とができる磁気式エンコーダを提供することを目的とす
る。
は、磁界検出素子を４個配置し、差動信号を角度演算回
路により分割することで、偶数次の高調波を除去するこ
とはできるものの、奇数次の高調波を除去することがで
きないため、特に奇数次の高調波のうち３次高調波によ
りエンコーダの精度が悪化するという問題があった。本
発明は上記問題を解決するためになされたもので、磁界
検出素子の検出信号に重畳した奇数次の高調波のうち、
３次の高調波成分を除去し、高精度の位置情報を得るこ
とができる磁気式エンコーダを提供することを目的とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、回転体に固定され、且つ、前記回転体の
回転軸と垂直な一方向に磁化された円板状の永久磁石
と、前記永久磁石の半径方向または軸方向に空隙を介し
て対向するように固定体に配置された磁界検出素子と、
前記磁界検出素子からの信号を処理する信号処理回路と
を備えた磁気式エンコーダにおいて、前記磁界検出素子
は、前記回転体の回転中心に対して同心円状に配置され
ると共に、互いに周方向に機械角で６０度位相がずれて
いる２個１対の磁界検出素子を互いに機械角で１８０度
位相をずらした位置に３対設けてあり、前記信号処理回
路は、互いに１８０度位相をずらして対向する１対の磁
界検出素子同士の出力信号の差を取ることにより偶数次
の高調波成分を除去すると共に、前記３対の磁界検出素
子に対して３個設けられた第１差動増幅器と、前記３個
の第１差動増幅器により偶数次の高調波成分を除去した
差動出力信号を任意に二つずつ組み合わせて和を取るこ
とにより、前記偶数次の高調波成分を除去した後の差動
出力信号に含まれる３次の高調波成分を除去する第２差
動増幅器と、前記第２差動増幅器で得た信号から回転角
の絶対位置を演算する角度演算回路とより構成してある
ことを特徴とするものである。また、前記磁界検出素子
を、ホール素子またはＭＲ素子としたものである。
め、本発明は、回転体に固定され、且つ、前記回転体の
回転軸と垂直な一方向に磁化された円板状の永久磁石
と、前記永久磁石の半径方向または軸方向に空隙を介し
て対向するように固定体に配置された磁界検出素子と、
前記磁界検出素子からの信号を処理する信号処理回路と
を備えた磁気式エンコーダにおいて、前記磁界検出素子
は、前記回転体の回転中心に対して同心円状に配置され
ると共に、互いに周方向に機械角で６０度位相がずれて
いる２個１対の磁界検出素子を互いに機械角で１８０度
位相をずらした位置に３対設けてあり、前記信号処理回
路は、互いに１８０度位相をずらして対向する１対の磁
界検出素子同士の出力信号の差を取ることにより偶数次
の高調波成分を除去すると共に、前記３対の磁界検出素
子に対して３個設けられた第１差動増幅器と、前記３個
の第１差動増幅器により偶数次の高調波成分を除去した
差動出力信号を任意に二つずつ組み合わせて和を取るこ
とにより、前記偶数次の高調波成分を除去した後の差動
出力信号に含まれる３次の高調波成分を除去する第２差
動増幅器と、前記第２差動増幅器で得た信号から回転角
の絶対位置を演算する角度演算回路とより構成してある
ことを特徴とするものである。また、前記磁界検出素子
を、ホール素子またはＭＲ素子としたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。図１は、本発明の実施例を示す磁気式エ
ンコーダであって、（ａ）はその構成図、（ｂ）は磁界
検出素子から出力される各相信号を処理する信号処理回
路のブロック図である。なお、従来技術と同じ構成要素
に同一符号を付してその説明を省略し、異なる点のみを
説明する。４は固定体３の内側に互いに機械角で６０度
位相をずらした位置に６個配置された磁界検出素子であ
る。磁界検出素子４は、機械角で１８０度位相がずれた
位置に設けた２個１対のＡ1相検出素子４１とＡ2相検出
素子４２、Ｂ1相検出素子４３とＢ2相検出素子４４、お
よびＣ1相検出素子４５とＣ2相検出素子４６、計３対の
もので構成されている。また、５は信号処理回路であっ
て、この信号処理回路５には、第１にＡ1相検出素子４
１とＡ2相検出素子４２、Ｂ1相検出素子４３とＢ2相検
出素子４４、およびＣ1相検出素子４５とＣ2相検出素子
４６に対して、それぞれ第１差動増幅器５１、５２、５
３が設けられている。各々の第１差動増幅器５１〜５３
は、１対の磁界検出素子同士の出力信号の差を取ること
により偶数次の高調波成分を除去するものである。さら
に、第１差動増幅器５１と５２、第１差動増幅器５２と
５３の後段には、それぞれ第２差動増幅器５４、５５を
設けてある。この第２差動増幅器５４、５５は、第１差
動増幅器５１と５２、第１差動増幅器５２と５３により
偶数次の高調波成分を除去した後の差動出力信号を二つ
ずつ組み合わせて和を取ることにより、差動出力信号に
含まれる残りの３次の高調波成分を除去するものであ
る。次に、動作について説明する。磁気式エンコーダ
は、上記の構成により、Ａ1、Ａ2、Ｂ1、Ｂ2、Ｃ1、Ｃ2
の各相の磁界検出素子４１、４２、４３、４４、４５、
４６によって磁界が検出される。回転体が１回転する
と、一つの検出素子は、回転位置に応じた正弦波状の磁
束密度を検出する。まず、図１において、各々の磁界検
出素子４１〜４６からの信号が、基本波信号の他、偶数
次の高調波および奇数次の高調波信号を含んでいること
から、第1差動増幅器５１、５２、５３を用いて偶数次
の高調波を除去し、その後、第2差動増幅器５４、５５
を用いて３次高調波を除去する。ここで、基本波信号か
ら偶数次の高調波の除去方法について、Ａ1相検出素子
４２とＡ2相検出素子４２の出力信号に着目して説明す
る。図２は、信号処理回路における偶数次高調波を除去
する信号処理の過程をした説明図であって、磁気式エン
コーダの回転角に対する出力信号の関係を表したもので
あり、（ａ）はＡ1相検出素子からの出力信号、（ｂ）
はＡ2相検出素子からの出力信号，（ｃ）はＡ1相検出素
子の出力信号とＡ2相検出素子の出力信号の差をとった
信号である。なお、図２は、後の説明を容易にするため
に、回転体の回転に応じて得られる基本波と、２次、４
次よりなる偶数次の高調波を便宜的に別々に示してお
り、６次以上の高調波および奇数次の高調波は省略して
いる。図２（ａ）から図２（ｂ）に至る過程で、基本波
は反転するが、偶数次の高調波の位相は変化していない
ことがわかる。よって、Ａ1相検出素子４１の出力信号
Ｖ41からＡ2相検出素子４２の出力信号Ｖ42を減ずるこ
とで、図２（ｃ）に示すように、振幅が２倍で２次、４
次の高調波を除去した波形を得ることができると共に、
６次以上の高調波についても同様であり、偶数次の高調
波を除去することが可能となる。このことは、Ｂ1相検
出素子４３とＢ2相検出素子４４の出力信号，Ｃ1相検出
素子４５とＣ2相検出素子４６の出力信号についても同
じである。次に３次高調波の除去方法について、Ａ1、
Ａ2相検出素子４１、４２とＢ1、Ｂ2相検出素子４３，
４４に着目して説明する。図３は、信号処理回路におけ
る奇数次高調波を除去する信号処理の過程を示した説明
図であって、磁気式エンコーダの回転角に対する出力信
号の関係を表したものであり、（ａ）はＡ1相検出素子
の出力信号とＡ2相検出素子の出力信号の差をとった信
号で、偶数次の高調波を除去した後の奇数次高調波を含
んだ信号、（ｂ）はＢ1相検出素子の出力信号とＢ2相検
出素子の出力信号の差をとった信号で，奇数次の高調波
を含んだ信号、（ｃ）はＡ1相とＡ2相検出素子の出力信
号の差と、Ｂ1相とＢ2相検出素子の出力信号の差との
和，（ｄ）はＢ1相とＢ2相検出素子の出力信号の差と、
Ｃ1相とＣ2相検出素子の出力信号の差との和である。図
１（ｂ）に示す第1増幅器５１、５２、５３において偶
数次の高調波を除去した後、基本波形信号の他、３次に
代表される奇数次の高調波が存在する。これは、図３
（ａ）に示すようなＡ1相検出素子４１の出力信号Ｖ41
からＡ2相検出素子４２の出力信号Ｖ42を減じた後の信
号、また、図３（ｂ）に示すようにＢ1相検出素子４３
の出力信号Ｖ43からＢ2相検出素子４４の出力信号Ｖ44
を減じた後の信号として現れる。すなわち、位相差が６
０度あることから、両者の３次高調波の信号を比較する
と位相が反転していることがわかる。よって、図３
（ａ）と図３（ｂ）の信号を足し合わせることで３次高
調波を除去することができる。その結果を図３（ｃ）で
表す。同様の方法で、Ｂ1相検出素子４３の信号からＢ2
相検出素子４４の信号を減じた波形と、Ｃ1相検出素子
４５の信号からＣ2相検出素子４６を減じた波形を足し
合わせることで、図３（ｄ）に示すような偶数次高調波
および３次高調波を含まない波形を得ることができる。
次に，回転角度の算出方法について説明する。図３
（ｃ）と図３（ｄ）の位相差が６０度であることから、
図３（ｃ）と図３（ｄ）のそれぞれの波形をＤ，Ｅ、回
転角をθとすると、波形Ｄ、Ｅは以下の式のように表
す。
いて説明する。図１は、本発明の実施例を示す磁気式エ
ンコーダであって、（ａ）はその構成図、（ｂ）は磁界
検出素子から出力される各相信号を処理する信号処理回
路のブロック図である。なお、従来技術と同じ構成要素
に同一符号を付してその説明を省略し、異なる点のみを
説明する。４は固定体３の内側に互いに機械角で６０度
位相をずらした位置に６個配置された磁界検出素子であ
る。磁界検出素子４は、機械角で１８０度位相がずれた
位置に設けた２個１対のＡ1相検出素子４１とＡ2相検出
素子４２、Ｂ1相検出素子４３とＢ2相検出素子４４、お
よびＣ1相検出素子４５とＣ2相検出素子４６、計３対の
もので構成されている。また、５は信号処理回路であっ
て、この信号処理回路５には、第１にＡ1相検出素子４
１とＡ2相検出素子４２、Ｂ1相検出素子４３とＢ2相検
出素子４４、およびＣ1相検出素子４５とＣ2相検出素子
４６に対して、それぞれ第１差動増幅器５１、５２、５
３が設けられている。各々の第１差動増幅器５１〜５３
は、１対の磁界検出素子同士の出力信号の差を取ること
により偶数次の高調波成分を除去するものである。さら
に、第１差動増幅器５１と５２、第１差動増幅器５２と
５３の後段には、それぞれ第２差動増幅器５４、５５を
設けてある。この第２差動増幅器５４、５５は、第１差
動増幅器５１と５２、第１差動増幅器５２と５３により
偶数次の高調波成分を除去した後の差動出力信号を二つ
ずつ組み合わせて和を取ることにより、差動出力信号に
含まれる残りの３次の高調波成分を除去するものであ
る。次に、動作について説明する。磁気式エンコーダ
は、上記の構成により、Ａ1、Ａ2、Ｂ1、Ｂ2、Ｃ1、Ｃ2
の各相の磁界検出素子４１、４２、４３、４４、４５、
４６によって磁界が検出される。回転体が１回転する
と、一つの検出素子は、回転位置に応じた正弦波状の磁
束密度を検出する。まず、図１において、各々の磁界検
出素子４１〜４６からの信号が、基本波信号の他、偶数
次の高調波および奇数次の高調波信号を含んでいること
から、第1差動増幅器５１、５２、５３を用いて偶数次
の高調波を除去し、その後、第2差動増幅器５４、５５
を用いて３次高調波を除去する。ここで、基本波信号か
ら偶数次の高調波の除去方法について、Ａ1相検出素子
４２とＡ2相検出素子４２の出力信号に着目して説明す
る。図２は、信号処理回路における偶数次高調波を除去
する信号処理の過程をした説明図であって、磁気式エン
コーダの回転角に対する出力信号の関係を表したもので
あり、（ａ）はＡ1相検出素子からの出力信号、（ｂ）
はＡ2相検出素子からの出力信号，（ｃ）はＡ1相検出素
子の出力信号とＡ2相検出素子の出力信号の差をとった
信号である。なお、図２は、後の説明を容易にするため
に、回転体の回転に応じて得られる基本波と、２次、４
次よりなる偶数次の高調波を便宜的に別々に示してお
り、６次以上の高調波および奇数次の高調波は省略して
いる。図２（ａ）から図２（ｂ）に至る過程で、基本波
は反転するが、偶数次の高調波の位相は変化していない
ことがわかる。よって、Ａ1相検出素子４１の出力信号
Ｖ41からＡ2相検出素子４２の出力信号Ｖ42を減ずるこ
とで、図２（ｃ）に示すように、振幅が２倍で２次、４
次の高調波を除去した波形を得ることができると共に、
６次以上の高調波についても同様であり、偶数次の高調
波を除去することが可能となる。このことは、Ｂ1相検
出素子４３とＢ2相検出素子４４の出力信号，Ｃ1相検出
素子４５とＣ2相検出素子４６の出力信号についても同
じである。次に３次高調波の除去方法について、Ａ1、
Ａ2相検出素子４１、４２とＢ1、Ｂ2相検出素子４３，
４４に着目して説明する。図３は、信号処理回路におけ
る奇数次高調波を除去する信号処理の過程を示した説明
図であって、磁気式エンコーダの回転角に対する出力信
号の関係を表したものであり、（ａ）はＡ1相検出素子
の出力信号とＡ2相検出素子の出力信号の差をとった信
号で、偶数次の高調波を除去した後の奇数次高調波を含
んだ信号、（ｂ）はＢ1相検出素子の出力信号とＢ2相検
出素子の出力信号の差をとった信号で，奇数次の高調波
を含んだ信号、（ｃ）はＡ1相とＡ2相検出素子の出力信
号の差と、Ｂ1相とＢ2相検出素子の出力信号の差との
和，（ｄ）はＢ1相とＢ2相検出素子の出力信号の差と、
Ｃ1相とＣ2相検出素子の出力信号の差との和である。図
１（ｂ）に示す第1増幅器５１、５２、５３において偶
数次の高調波を除去した後、基本波形信号の他、３次に
代表される奇数次の高調波が存在する。これは、図３
（ａ）に示すようなＡ1相検出素子４１の出力信号Ｖ41
からＡ2相検出素子４２の出力信号Ｖ42を減じた後の信
号、また、図３（ｂ）に示すようにＢ1相検出素子４３
の出力信号Ｖ43からＢ2相検出素子４４の出力信号Ｖ44
を減じた後の信号として現れる。すなわち、位相差が６
０度あることから、両者の３次高調波の信号を比較する
と位相が反転していることがわかる。よって、図３
（ａ）と図３（ｂ）の信号を足し合わせることで３次高
調波を除去することができる。その結果を図３（ｃ）で
表す。同様の方法で、Ｂ1相検出素子４３の信号からＢ2
相検出素子４４の信号を減じた波形と、Ｃ1相検出素子
４５の信号からＣ2相検出素子４６を減じた波形を足し
合わせることで、図３（ｄ）に示すような偶数次高調波
および３次高調波を含まない波形を得ることができる。
次に，回転角度の算出方法について説明する。図３
（ｃ）と図３（ｄ）の位相差が６０度であることから、
図３（ｃ）と図３（ｄ）のそれぞれの波形をＤ，Ｅ、回
転角をθとすると、波形Ｄ、Ｅは以下の式のように表
す。
【０００６】
【数１】
【０００７】(1)式と(2)式のそれぞれの和をＦ、差をＧ
として、Ｆ、Ｇを計算すると、以下のようになる。
として、Ｆ、Ｇを計算すると、以下のようになる。
【０００８】
【数２】
【０００９】上記のように、(3)、(4)式より波形Ｅと波
形Ｆは、正弦波、余弦波の関係になっていることから、
以下の式により、回転角度演算回路５６によって処理が
行われ、絶対位置の回転角度を算出することができる。
形Ｆは、正弦波、余弦波の関係になっていることから、
以下の式により、回転角度演算回路５６によって処理が
行われ、絶対位置の回転角度を算出することができる。
【００１０】
【数３】
【００１１】したがって、磁気式エンコーダに６個の磁
界検出素子を配置し、１対の磁界検出素子同士の出力信
号の差を取ることにより偶数次の高調波成分を除去する
第１差動増幅器と、第１差動増幅器より偶数次の高調波
成分を除去した差動出力信号を任意に二つずつ組み合わ
せることにより、３次の高調波成分を除去する第２差動
増幅器よりなる信号処理回路を設けたので、第1および
第２差動増幅器で得た信号から回転角の絶対位置を高精
度に検出でき、高精度の位置情報を得ること可能とな
る。なお、図４に示すように、永久磁石２の平面と空隙
を介して対向するように磁界検出素子６１〜６６を配置
しても良い。信号処理については、前述した方法と同様
である。また、３次高調波の除去方法において、Ａ1、
Ａ2相検出素子とＢ1、Ｂ2相検出素子の組合せ、Ｂ1、Ｂ
2相検出素子とＣ1、Ｃ2相検出素子の組合せによる演算
の場合を述べたが、Ａ1、Ａ2相検出素子とＣ1、Ｃ2相検
出素子の組合せでも構わず、各検出素子間の組合せは適
宜選択可能である。また、磁界検出素子として、ホール
素子またはＭＲ素子を用いたものが好ましいが、これの
代用ができるものであれば特に限定されることはない。
界検出素子を配置し、１対の磁界検出素子同士の出力信
号の差を取ることにより偶数次の高調波成分を除去する
第１差動増幅器と、第１差動増幅器より偶数次の高調波
成分を除去した差動出力信号を任意に二つずつ組み合わ
せることにより、３次の高調波成分を除去する第２差動
増幅器よりなる信号処理回路を設けたので、第1および
第２差動増幅器で得た信号から回転角の絶対位置を高精
度に検出でき、高精度の位置情報を得ること可能とな
る。なお、図４に示すように、永久磁石２の平面と空隙
を介して対向するように磁界検出素子６１〜６６を配置
しても良い。信号処理については、前述した方法と同様
である。また、３次高調波の除去方法において、Ａ1、
Ａ2相検出素子とＢ1、Ｂ2相検出素子の組合せ、Ｂ1、Ｂ
2相検出素子とＣ1、Ｃ2相検出素子の組合せによる演算
の場合を述べたが、Ａ1、Ａ2相検出素子とＣ1、Ｃ2相検
出素子の組合せでも構わず、各検出素子間の組合せは適
宜選択可能である。また、磁界検出素子として、ホール
素子またはＭＲ素子を用いたものが好ましいが、これの
代用ができるものであれば特に限定されることはない。
【００１２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、６
個の磁界検出素子を配置し、１対の磁界検出素子同士の
出力信号の差を取ることにより偶数次の高調波成分を除
去する第１差動増幅器と、第１差動増幅器より偶数次の
高調波成分を除去した差動出力信号を任意に二つずつ組
み合わせることにより、３次の高調波成分を除去する第
２差動増幅器よりなる信号処理回路を設けた構成にした
ので、磁界検出素子の検出信号に重畳した偶数次の高調
波、奇数次の高調波のうち、３次の高調波成分を除去
し、回転検出器の分解能および高精度の位置情報を得る
ことができるという効果がある。
個の磁界検出素子を配置し、１対の磁界検出素子同士の
出力信号の差を取ることにより偶数次の高調波成分を除
去する第１差動増幅器と、第１差動増幅器より偶数次の
高調波成分を除去した差動出力信号を任意に二つずつ組
み合わせることにより、３次の高調波成分を除去する第
２差動増幅器よりなる信号処理回路を設けた構成にした
ので、磁界検出素子の検出信号に重畳した偶数次の高調
波、奇数次の高調波のうち、３次の高調波成分を除去
し、回転検出器の分解能および高精度の位置情報を得る
ことができるという効果がある。
【図１】本発明の実施例を示す磁気式エンコーダであっ
て、（ａ）はその構成図、（ｂ）は磁界検出素子から出
力される各相信号を処理する信号処理回路のブロック図
である。
て、（ａ）はその構成図、（ｂ）は磁界検出素子から出
力される各相信号を処理する信号処理回路のブロック図
である。
【図２】信号処理回路における偶数次高調波を除去する
信号処理の過程を示した説明図であって、磁気式エンコ
ーダの回転角に対する出力信号の関係を表したものであ
り、（ａ）はＡ1相検出素子からの出力信号、（ｂ）は
Ａ2相検出素子からの出力信号，（ｃ）はＡ1相検出素子
の出力信号とＡ2相検出素子の出力信号の差をとった信
号である。
信号処理の過程を示した説明図であって、磁気式エンコ
ーダの回転角に対する出力信号の関係を表したものであ
り、（ａ）はＡ1相検出素子からの出力信号、（ｂ）は
Ａ2相検出素子からの出力信号，（ｃ）はＡ1相検出素子
の出力信号とＡ2相検出素子の出力信号の差をとった信
号である。
【図３】信号処理回路における奇数次高調波を除去する
信号処理の過程を示した説明図であって、磁気式エンコ
ーダの回転角に対する出力信号の関係を表したものであ
り、（ａ）はＡ1相検出素子の出力信号とＡ2相検出素子
の出力信号の差をとった信号で、偶数次の高調波を除去
した後の奇数次高調波を含んだ信号、（ｂ）はＢ1相検
出素子の出力信号とＢ2相検出素子の出力信号の差をと
った信号で，奇数次の高調波を含んだ信号、（ｃ）はＡ
1相とＡ2相検出素子の出力信号の差と、Ｂ1相とＢ2相検
出素子の出力信号の差との和，（ｄ）はＢ1相とＢ2相検
出素子の出力信号の差と、Ｃ1相とＣ2相検出素子の出力
信号の差との和である。
信号処理の過程を示した説明図であって、磁気式エンコ
ーダの回転角に対する出力信号の関係を表したものであ
り、（ａ）はＡ1相検出素子の出力信号とＡ2相検出素子
の出力信号の差をとった信号で、偶数次の高調波を除去
した後の奇数次高調波を含んだ信号、（ｂ）はＢ1相検
出素子の出力信号とＢ2相検出素子の出力信号の差をと
った信号で，奇数次の高調波を含んだ信号、（ｃ）はＡ
1相とＡ2相検出素子の出力信号の差と、Ｂ1相とＢ2相検
出素子の出力信号の差との和，（ｄ）はＢ1相とＢ2相検
出素子の出力信号の差と、Ｃ1相とＣ2相検出素子の出力
信号の差との和である。
【図４】その他の実施例を示す磁気式エンコーダの構成
図である。
図である。
【図５】従来の磁気式エンコーダであって、（ａ）はそ
の構成図、（ｂ）は磁界検出素子から出力される各相信
号を処理する信号処理回路のブロック図である。
の構成図、（ｂ）は磁界検出素子から出力される各相信
号を処理する信号処理回路のブロック図である。
１：回転体 １Ａ：回転軸 ２：永久磁石 ３：固定体 ４：磁界検出素子 ４１：Ａ1相検出素子 ４２：Ａ2相検出素子 ４３：Ｂ1相検出素子 ４４：Ｂ2相検出素子 ４５：Ｃ1相検出素子 ４６：Ｃ2相検出素子 ５：信号処理回路 ５１、５２，５３：第１差動増幅器 ５４，５５：第２差動増幅器 ５６：角度演算回路 ６：磁界検出素子 ６１：Ａ1相検出素子 ６２：Ａ2相検出素子 ６３：Ｂ1相検出素子 ６４：Ｂ2相検出素子 ６５：Ｃ1相検出素子 ６６：Ｃ2相検出素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F063 AA35 CA08 CA40 DA05 DD06 EA03 GA52 GA67 KA03 LA23 LA30 2F077 AA11 AA21 CC02 NN02 NN19 NN24 PP12 PP14 QQ07 QQ09 QQ15 5H611 AA01 BB01 PP07 QQ03 RR02 UA05
Claims (2)
- 【請求項１】回転体に固定され、且つ、前記回転体の回
転軸と垂直な一方向に磁化された円板状の永久磁石と、
前記永久磁石の半径方向または軸方向に空隙を介して対
向するように固定体に配置された磁界検出素子と、前記
磁界検出素子からの信号を処理する信号処理回路とを備
えた磁気式エンコーダにおいて、 前記磁界検出素子は、前記回転体の回転中心に対して同
心円状に配置されると共に、互いに周方向に機械角で６
０度位相がずれている２個１対の磁界検出素子を互いに
機械角で１８０度位相をずらした位置に３対設けてあ
り、 前記信号処理回路は、互いに１８０度位相をずらして対
向する１対の磁界検出素子同士の出力信号の差を取るこ
とにより偶数次の高調波成分を除去すると共に、前記３
対の磁界検出素子に対して３個設けられた第１差動増幅
器と、前記３個の第１差動増幅器により偶数次の高調波
成分を除去した差動出力信号を任意に二つずつ組み合わ
せることにより、前記偶数次の高調波成分を除去した後
の差動出力信号に含まれる３次の高調波成分を除去する
第２差動増幅器と、前記第２差動増幅器で得た信号から
回転角の絶対位置を演算する角度演算回路とより構成し
てあることを特徴とする磁気式エンコーダ。 - 【請求項２】前記磁界検出素子が、ホール素子またはＭ
Ｒ素子である請求項１に記載の磁気式エンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20464399A JP4239051B2 (ja) | 1999-07-19 | 1999-07-19 | 磁気式エンコーダおよび磁気式エンコーダ付モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20464399A JP4239051B2 (ja) | 1999-07-19 | 1999-07-19 | 磁気式エンコーダおよび磁気式エンコーダ付モータ |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001033277A true JP2001033277A (ja) | 2001-02-09 |
| JP2001033277A5 JP2001033277A5 (ja) | 2006-07-13 |
| JP4239051B2 JP4239051B2 (ja) | 2009-03-18 |
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ID=16493886
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20464399A Expired - Fee Related JP4239051B2 (ja) | 1999-07-19 | 1999-07-19 | 磁気式エンコーダおよび磁気式エンコーダ付モータ |
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|---|---|
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Cited By (15)
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|---|---|---|---|---|
| WO2002065051A1 (fr) * | 2001-02-14 | 2002-08-22 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Detecteur d'angle rotatif et dispositif utilisant ce detecteur |
| JP2006191738A (ja) * | 2005-01-06 | 2006-07-20 | Yaskawa Electric Corp | 磁気式エンコーダ付き永久磁石同期モータ |
| JP2008178227A (ja) * | 2007-01-18 | 2008-07-31 | Hitachi Ltd | 位置検出装置，これを用いた同期電動機，４輪駆動用車両駆動装置及びハイブリッド自動車用車両駆動装置 |
| JP2009167017A (ja) * | 2008-01-17 | 2009-07-30 | Btsr Internatl Spa | 機械への糸又はワイヤの供給を制御する装置及びその方法 |
| US7898245B2 (en) | 2006-05-12 | 2011-03-01 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Magnetic encoder |
| JP2012047683A (ja) * | 2010-08-30 | 2012-03-08 | Tdk Corp | 回転磁界センサ |
| WO2013094042A1 (ja) * | 2011-12-21 | 2013-06-27 | 株式会社安川電機 | モータ、モータシステムおよびモータ用エンコーダ |
| US20150066426A1 (en) * | 2013-08-27 | 2015-03-05 | Tdk Corporation | Rotating field sensor |
| US9030194B2 (en) | 2009-03-02 | 2015-05-12 | Rls Merilna Tehnika D.O.O. | Position encoder apparatus |
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| US9435664B2 (en) | 2013-05-29 | 2016-09-06 | Ricoh Company, Ltd. | Rotation angle detector, rotation angle detection method, and image forming apparatus |
| CN108627082A (zh) * | 2017-03-24 | 2018-10-09 | Tdk株式会社 | 角度传感器系统 |
| CN111721334A (zh) * | 2019-03-20 | 2020-09-29 | Tdk株式会社 | 旋转角度检测装置 |
| JP2022541116A (ja) * | 2019-07-22 | 2022-09-22 | ボストン ダイナミクス，インコーポレイテッド | 磁気エンコーダー較正 |
| JP7361995B1 (ja) | 2022-10-18 | 2023-10-16 | 三菱電機株式会社 | モータシステムおよびモータ |
-
1999
- 1999-07-19 JP JP20464399A patent/JP4239051B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US6937008B2 (en) | 2001-02-14 | 2005-08-30 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Rotating angle detector and apparatus thereof for detecting the rotating position of a rotor |
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| WO2024084598A1 (ja) * | 2022-10-18 | 2024-04-25 | 三菱電機株式会社 | モータシステムおよびモータ |
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