JP2005181307A

JP2005181307A - 磁気多極エンコーダの製造方法

Info

Publication number: JP2005181307A
Application number: JP2004349697A
Authority: JP
Inventors: Heinz Mutterer; ハインツ・ミュッテラー; Erdal Kaya; エルダル・カヤ
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2005-07-07
Also published as: DE10360613B4; CA2490929A1; DE10360613A1; MXPA04012690A; FR2864330B1; US20050145302A1; FR2864330A1

Abstract

【課題】
簡単かつ低コストで実施可能であって、より高い精度の磁気ストライプパターンが得られるような、磁気多極エンコーダの製造方法を提供する。
【解決手段】
支持体と、磁化可能な材料からなる少なくとも１つのトラックとを備えた磁気多極エンコーダの製造方法において、磁化可能な材料からなるトラックに、外部から印加された磁界の作用によって、交互の極性をもつストライプ状の着磁部を設け、第１のステップで、磁気トラックを単一の極性であらかじめ着磁し、さらに第２のステップで、あらかじめ着磁されたトラックをストライプ状の領域内で反対の極性に磁化反転させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気多極エンコーダの製造方法に関する。より詳細には、支持体と、磁化可能な材料からなる少なくとも１つのトラックとを備えた磁気多極エンコーダの製造方法であって、磁化可能な材料からなるトラックに、外部から印加された磁界の作用によって、交互の極性をもつストライプ状の着磁部を設けることにより行われる方法に関する。

回転する機械部品の回転数もしくは角度位置を検出するため、例えば内燃機関のクランク軸のその都度の最新の角度位置を測定するためまたはアンチロック・ホイールブレーキシステムにおける回転速度を検出するために、いわゆる多極エンコーダを使用することは公知である。

このような多極エンコーダは、通常、例えば金属材料からなる実質的に円環状の支持体本体を有していて、この支持体本体には、少なくともその外周縁部に少なくとも１つの磁気トラックが設けられている。この磁気トラックは、例えば、磁化フェライトを散在させた熱可塑性材料からなる。

磁気トラックには、ストライプ状の着磁部が形成されており、この場合、Ｎ極とＳ極とが小さなピッチ間隔で交互に並んでいる。通常、エンコーダは、角度位置の測定のためにいわゆる特異な箇所を、このエンコーダのストライプ状の着磁部中に、例えば拡張された極もしくは他よりも幅の広い極の形態かまたはストライプ状の着磁部とは異なるように極が配置された形態で有している。この特異な箇所は、角度位置の測定のための基準位置として使用される。

通常、磁気エンコーダは、シャフトまたは軸の角度位置または回転数を測定するために、シャフトまたは軸に取り付けられる。しかし、回動不能のシャフトまたは軸を中心として回転するハウジングに取り付けられているエンコーダの使用も知られている。シャフトまたは軸もしくはハウジングが回転すると、これにより、磁極のピッチ間隔に依存して周期的に変化する磁界が生じ、この磁界は磁気センサを用いて検出することができる。センサ、例えばホールセンサまたは、ＭＲ−もしくはＧＭＲ（＝巨大ＭＲ）センサとも呼ばれる磁気抵抗センサは、時間に依存して変化する磁界を、前述のようにエンジン制御に使用することのできる周期的な電気信号に変換する。

磁気トラックの着磁は、外部磁界を磁化可能な材料へ作用させることによって行われる。その際、着磁は静的に行われてもよいし、動的に行われてもよい。静的な処理方法では、着磁のために使用される着磁具が着磁すべきトラックに向かい合わせに配置され、この着磁具は、例えば、電流パルスを供給すると磁界を発生しかつ表面に埋め込まれている導体を備えた支持体からなる。着磁具はこの場合には、形成すべき極数および極配置に対応する極数および極配置を有する。磁気トラックの着磁は、着磁具の磁界を磁性材料へ作用させることによって行われ、この場合、Ｎ極およびＳ極は同時に形成される。動的な方法の場合には、磁気ヘッドの近傍に磁気トラックを通過させ、この磁気ヘッドが、所望の極数および極配置に対応して可変の磁界を発生して着磁を行う。この方法の場合には、磁極が順次連続して磁気トラックに形成される。これらの公知の方法の欠点は、互いに反対の磁化を有する隣接する極が、着磁部を設ける際に相互に影響し、これにより極配置の幾何学的構造が変化し得ることである。特に、円環状のトラック上に設けられるストライプ状の着磁部を閉じる際、すなわち着磁部の最終端では、通常、最後に着磁された極が、始まりに１番目として着磁された極に影響を及ぼし、この箇所での信号の正確さが損なわれるという問題が発生する。したがって、必要とされる正確さをその極ピッチにおいて達成するために、コストのかかるシミュレーションステップおよび最適化ステップが必要となる。

本発明の課題は、簡単かつ低コストで実施可能であって、より高い精度の磁気ストライプパターンが得られるような、磁気多極エンコーダの製造方法を提供することである。

この課題は、特許請求項１の全ての特徴を備えた方法によって解決される。本発明の有利な実施態様は、従属請求項に記載されている。

上記課題は、本発明によれば、支持体と、磁化可能な材料からなる少なくとも１つのトラックとを備えた磁気多極エンコーダの製造方法において、磁化可能な材料からなるトラックに、外部から印加された磁界の作用によって、交互の極性をもつストライプ状の着磁部を設け、第１のステップで、磁気トラックを単一の極性であらかじめ着磁し、さらに第２のステップで、あらかじめ着磁されたトラックをストライプ状の領域内で反対の極性に磁化反転させることによって解決される。

驚くべきことに、隣接する極が相互に影響してしまうという公知の方法で起こる問題は、本発明による方法では起こらないことが明らかになった。ストライプの磁化反転は、より高い精度で実施することができる。明らかに、単一の極性によって得られる対称関係によって系全体は安定していて、極性の相互の影響が十分に回避されるようになっている。その結果得られる特別な利点は、前述の、ストライプ状着磁部を閉じる際の問題がなくなることである。

着磁を行う際、着磁すべきトラックに向かい合わせに配置した着磁具を用いて静的に行うことができる。また、別の態様では、磁気ヘッドを用いて、磁気トラックと磁気ヘッドとを相対的に動かして着磁を行うことができる。

また、あらかじめ着磁を行うステップでは、永久磁石を用いることが望ましい。

本発明による方法によって、より簡単な着磁具の使用が可能となる。さらに、この方法は、より迅速に実施可能であり、付加的な最適化ステップおよび調整ステップなしにより高い精度の磁極ピッチが得られる。

次に本発明を図面に基づいて詳説する。

図１に、一般性を制限することなく直線状に整列された多極エンコーダの磁気トラックを示す。この多極エンコーダは、本発明によれば第１の方法ステップａ）で、表面で、全長にわたり単一の極性、この場合にはＮ極であらかじめ着磁される。支持体本体は、図を見やすくするために図示していない。同様に、ここでもこれ以下でも、支持体本体の製造および支持体本体への磁気トラックの取り付け、ならびに支持体本体および磁気トラックのための可能な材料については詳しく述べない。これらの方法及び材料は従来技術であり、特許文献に数多く記載されている。あらかじめ行う着磁は、ここで述べる方法および後述の方法でも、最も簡単に行う場合には、着磁すべきトラックと向かい合わせに配置されているかもしくはこのトラックに沿って延びている永久磁石を用いて行うことができる。次の方法ステップｂ）では、ストライプ全体をカバーするこの大きな極に、磁気トラックの向かい側に配置された着磁具を用いて反対の極を重ねて着磁し、これにより、反対の極性を備えたストライプ状の着磁部を得る。極はあらかじめ着磁を行うことによって既に１つおきに存在しているので、静的な着磁具は、あらかじめ着磁されたエンコーダトラックに逆磁界を重ねて着磁するために、半分の極数しか必要としない。極数が半分であることによって極の間隔が２倍となるので、これにより着磁具はきわめて簡略化される。交互の極をもつ対称なストライプ状の着磁部を有する完成したエンコーダトラックを図１のステップｃ）に示す。

図２に示した着磁方法では、前述のあらかじめ着磁を行うステップａ）の後に、動的な方法を用いて反対の極の重ねて着磁するステップｂ）を続ける。この場合には着磁すべきトラックを、それぞれの極の着磁の後にその都度、既に存在している極の幅の分だけさらに移動させ、これにより、この場合も、装置には半分の極数を設けるだけでよい。このことによって、動的な着磁の際の処理時間はより短くなり、これは、例えば、磁気ヘッドがそれほど強く熱せられないことによっても達成される。この着磁プロセスによって得られるのは、この場合にも、ステップｃ）に示されているように、交互の極をもつストライプ状の着磁部を備えたエンコーダトラックである。

完璧を期すため図３に、図２で説明した方法に類似の動的な方法の使用を示す。この方法では、ステップｃ）から分かるように、ストライプ状の着磁部の特異な箇所が設けられた非対称の構造が得られる。その特異な箇所は、図示の実施例では、一般性を制限することなくストライプ２本分の幅が広げられたＮ極によって形成される。特異な箇所を得るための別の幾何学的配置は容易に得ることができる。同様に、特異な箇所を備えたストライプ状の着磁部は、前述の静的な方法によって得ることも可能であり、この場合、着磁具を相応に設置するだけでよい。特異な箇所は、例えば角度位置の測定のための基準位置として使用することができる。

本発明による上記の方法は、本質的に自動車分野での使用を考慮して説明しているが、この方法が任意の使用分野、例えば娯楽用電子機器の分野でも用いられる磁気エンコーダを製造するために使用できるということは明白である。本発明は、自動車のためのエンコーダの使用に限定されるものでは決してない。

対称のストライプパターンを形成するための静的な実施態様における、本発明による方法の処理ステップａ）〜ｃ）を示す概略図である。対称のストライプパターンを形成するための動的な実施態様における、本発明による方法の処理ステップａ）〜ｃ）を示す概略図である。非対称のストライプパターンを形成するための動的な実施態様における、本発明による方法の処理ステップａ）〜ｃ）を示す概略図である。

Claims

支持体と、磁化可能な材料からなる少なくとも１つのトラックとを備えた磁気多極エンコーダの製造方法であって、前記磁化可能な材料からなるトラックに、外部から磁界を印加することによって、交互の極性を有するストライプ状の着磁部を設けるものにおいて、
第１のステップで、磁気トラックを単一の極性であらかじめ着磁し、
さらに第２のステップで、前記あらかじめ着磁されたトラックをストライプ状の領域内で反対の極性に磁化反転させる、磁気多極エンコーダの製造方法。
着磁すべきトラックに向かい合わせに配置した着磁具を用いて着磁を静的に行う、請求項１に記載の方法。
磁気ヘッドを用いて着磁を動的に行い、磁気トラックと磁気ヘッドとを相対的に動かす、請求項１に記載の方法。
永久磁石を用いてあらかじめ着磁を行う、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。