JP2006208145A - 回転検出装置および回転検出装置付き軸受 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 この回転検出装置は、多数のセンサ素子5aを有する磁気センサアレイと、この磁気センサアレイに対面して回転しその回転中心周りの円周方向異方性を有する磁気発生手段とを備える。読み出し用の回路11として、磁気センサアレイを構成する多数のセンサ素子5aを順次選択して駆動し、流れた電流から信号成分を抽出し、電圧に変換して読み出す回路を設ける。この回路11は、例えばスイッチトカレント方式、またはカレントミラー方式で構成する。
【選択図】 図6
Description
また、上記センサアレイにおける磁気センサ素子を並列化してオフセットばらつき量を低減することにより、角度検出精度の悪化低減を図るようにしたものも提案されている(例えば特許文献2)。
センサアレイの信号をデジタル信号に変換して角度を計算する構成を採る場合、センサ信号を少なくとも1〜2V程度の振幅に増幅してAD変換回路に入力する必要があるため、十分な増幅率と動作速度で電圧に変換できる構成の信号読み出し回路が必要である。
この構成によると、前記回路により、磁気センサアレイを構成する多数の磁気センサ素子を順次選択して信号を読み出すため、センサ素子に供給する電流は1素子分の電流で済む。そのため、少ない消費電力で大きな検出信号を出力できる。
このように、軸受に回転検出装置を一体化することで、軸受使用機器の部品点数、組立工数の削減、およびコンパクト化が図れる。その場合に、回転検出装置は、上記のように小型で高精度な回転角度出力が可能であるため、ミニアチュア軸受等の小型の軸受においても、満足できる回転角度出力を得ることができる。
この発明の回転検出装置付き軸受は、この発明における回転検出装置を軸受に設けたため、軸受使用機器の部品点数、組立工数の削減、およびコンパクト化が図れる。
この磁気センサ素子5aでは、ソース領域33からドレイン領域34に向かって流れる電子e- にローレンツ力が働き、磁界Bz の強さに応じてドレイン端子D1,D2に流れる電流I1 ,I2 が変化することから、センサ素子5aに印加されている磁界Bz の強さを検出する。
角度計算は、次式(1)で行うことができる。
θ=tan-1(2L/b) ……(1)
ここで、θは、磁石4の回転角度θを絶対角度(アブソリュート値)で示した値である。2Lは、矩形に並べられる各磁気センサアレイ5の1辺の長さである。bは,ゼロクロス位置X1,X2間の横方向長さである。
ゼロクロス位置X1,X2がセンサ列5B,5Dにある場合には、それらの出力から得られるゼロクロス位置データにより、上記と同様にして回転角度θが算出される。
まず、多数の磁気センサ素子5aのうちの1つを選択するセレクト信号SELがHとなる。そのとき、スイッチMEM,RSTがオンとなる。この状態の回路を図7(A)に示す。選択された磁気センサ素子5aは、与えられたバイアス電圧Vbsによって一定電流を流す状態になっており、ここでは2つのドレイン端子の合計電流が2Io となる状態になっている。磁気センサ素子5aに磁界が印加されていると、2つのドレイン端子電流にはアンバランスが生じるため、読み出し配線loP,loMにはそれぞれIo +ΔI,Io −ΔIの電流が流れることになる。
電流積分回路17ではスイッチSample がオフしているため、電源供給回路16とは切り離されており、キャパシタCの両端がスイッチRSTによってショートされ、リセット状態となっている。
Vout =2×Δt×ΔI/C……(2)
の電圧が発生する。
微小な差電流ΔI が1μAのとき、キャパシタCを1pF、Δtを0.5μsとすれば、Vout =1Vの電圧を得ることができる。なお、図6(A)では電流積分回路17を全差動増幅回路で構成した例を示しているが、図9のように単純にキャパシタCへ充電を行う回路構成としても良い。
このセンサ信号読み出し回路11の場合も、電流積分回路17を全差動増幅回路で構成した例を示しているが、図9のように単純にキャパシタCへ充電を行う回路構成としても良い。
回転軸31が嵌合する内輪41は、転動体44を介して外輪42に支持されている。外輪42は、軸受使用機器のハウジング(図示せず)に設置されている。
4…磁石(磁気発生手段)
5…磁気センサアレイ
5a…磁気センサ素子
11…センサ信号読み出し回路
16,16A…電源供給回路
17…電流積分回路
30…転がり軸受
Claims (5)
- 磁気センサアレイと、この磁気センサアレイに対面して回転しその回転中心周りの円周方向異方性を有する磁気発生手段とを備えた回転検出装置において、前記磁気センサアレイを構成する多数のセンサ素子を順次選択して駆動し、流れた電流から信号成分を抽出し、電圧に変換して読み出す回路を搭載したことを特徴とする回転検出装置。
- 請求項1において、前記電圧に変換して読み出す回路が、スイッチトカレント方式で構成される、差電流成分を取り出す回路方式のものである回転検出装置。
- 請求項1において、前記電圧に変換して読み出す回路が、カレントミラー方式で構成される、差電流成分を取り出す回路方式のものである回転検出装置。
- 請求項1において、前記電圧に変換して読み出す回路は、前記流れた電流から抽出した信号成分である差電流成分を、キャパシタを用いた積分回路によって電圧に変換するものである回転検出装置。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の回転検出装置を備えた回転検出装置付き軸受。
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