JP2007278875A - Encoder - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an encoder capable of precisely detecting an absolute angle of a rotating body. <P>SOLUTION: A magnetic pole part 12 provided to a rotary shaft 10 includes a plurality of magnetic pole parts, wherein each magnetic pole part is constituted of either a first magnetic pole type having an area of an N-pole larger than that of a P-pole or a second magnetic pole type having an area of the an N-pole narrower than that of a P-pole. A combination of sequence trains of the first magnetic pole type and the second magnetic pole type is different in a first area and a second area along a circumference of the rotating body. The angle of the rotating body is determined on the basis of the combination of the sequence train. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、回転体の角度および回転位置を検出するエンコーダに関する。
特に本発明は、回転体の絶対角度および回転位置を決定するエンコーダに関する。
また本発明は、たとえば、クランク角度検出用エンコーダ、カム角エンコーダなどに好適なエンコーダに関する。
The present invention relates to an encoder that detects an angle and a rotational position of a rotating body.
In particular, the present invention relates to an encoder that determines an absolute angle and a rotational position of a rotating body.
The present invention also relates to an encoder suitable for a crank angle detection encoder, a cam angle encoder, and the like.

エンコーダとして、車両のクランク軸の回転位置を検出するクランク角度検出用エンコーダを例示して述べる。
クランク角度検出用エンコーダは、内燃機関(エンジン)の点火タイミングや燃料噴射タイミングを制御するため、クランク軸の回転角度の検出、エンジンの回転数の検出、エンジンの回転方向の検出などに用いられている。
つまり、クランク軸の回転位置から点火タイミング、燃料噴射のタイミングなどを決定するため、上死点(TDC)の検出およびクランク軸の回転角度の検出のためにクランク角度検出用エンコーダが用いられている。
As an encoder, a crank angle detection encoder that detects the rotational position of the crankshaft of the vehicle will be described as an example.
The crank angle detection encoder controls the ignition timing and fuel injection timing of the internal combustion engine (engine), and is used for detecting the rotation angle of the crankshaft, detecting the rotation speed of the engine, detecting the rotation direction of the engine, and the like. Yes.
That is, in order to determine the ignition timing, fuel injection timing, and the like from the rotational position of the crankshaft, a crank angle detection encoder is used for detecting the top dead center (TDC) and detecting the rotational angle of the crankshaft. .

エンジンの始動時はエンジンの回転が不安定である。そのため、点火タイミング、燃料噴射タイミングがずれて燃費効率の低下をまねくことがある。そのためには、クランク軸の回転角度の早期検出が望まれる。   When the engine is started, the engine rotation is unstable. For this reason, the ignition timing and the fuel injection timing may be shifted, leading to a reduction in fuel efficiency. For this purpose, early detection of the rotation angle of the crankshaft is desired.

特許文献1は、エンジン始動時の回転角度の早期検出を行う発明を開示している。しかしながら、この発明には改善すべき点もあり、さらに種々の提案が行われている。   Patent Document 1 discloses an invention for early detection of a rotation angle at the time of engine start. However, there are points to be improved in the present invention, and various proposals have been made.

特許文献2は、センサと歯切盤とを組み合わせた複数のエンコーダの出力を組み合わせてトラックゾーンの判別を行う技術を開示している。
しかしながら、この技術は、センサと歯切盤とを組み合わせて構成する多数のエンコーダを設ける必要があり構造が複雑になるという課題がある。そのため、価格が高騰するし、多数のエンコーダを設ける場所の確保の困難さ、または、多数のエンコーダを設けることによる周囲の空間への悪影響をもたらすことがある。さらに、この技術を用いると演算処理の負担が大きい。
Patent Document 2 discloses a technique for discriminating a track zone by combining outputs of a plurality of encoders in which a sensor and a gear cutter are combined.
However, this technique has a problem that a structure is complicated because it is necessary to provide a large number of encoders configured by combining a sensor and a gear cutter. As a result, the price increases, it may be difficult to secure a place where a large number of encoders are provided, or the surrounding space may be adversely affected by the provision of a large number of encoders. Furthermore, if this technique is used, the burden of arithmetic processing is large.

特許文献3は、上死点(TDC)起点部を有するエンコーダの技術に関係しており、TDC起点部が通常幅の2〜3倍の幅の信号出力部を持ち、この幅広い部分で回転の基準点を示し、その他の部分で回転角度方向の位置および回転角度を示す技術を開示している。
しかしながら、この技術は、基準点を検出するため、幅広い部分を通過しなければならず、たとえば、最大で1回転(360度)回転させなければ検出できないという不利益がある。
Patent Document 3 relates to the technology of an encoder having a top dead center (TDC) starting portion, and the TDC starting portion has a signal output portion having a width two to three times the normal width, and the rotation is performed in this wide portion. The technique which shows a reference point and shows the position and rotation angle of a rotation angle direction in the other part is disclosed.
However, this technique has a disadvantage that it must pass through a wide part in order to detect the reference point. For example, it cannot be detected unless it is rotated by one rotation (360 degrees) at the maximum.

ところで、クランク角度検出のための回転軸には、歯切盤を設ける方法と、多極磁石を設ける方法とがある。
多極磁石を用いる方法は、歯切盤に対して、機械加工する必要がない、小型になる、検出精度が高い、磨耗による劣化がないなどの利点がある。
By the way, there are a method of providing a gear cutter and a method of providing a multipolar magnet on the rotating shaft for crank angle detection.
The method using a multipolar magnet has advantages such as no need for machining, miniaturization, high detection accuracy, and no deterioration due to wear.

特許文献4は、金属を用いた多極磁石のピッチ間隔の組み合わせにより回転体の絶対角度を検出する技術を開示している。
しかしながら、この技術は、ゴム磁石を用いると、極端に広い磁極の形成が、磁力精度の低下につながり、実用性が低いという課題が想定される。
Patent Document 4 discloses a technique for detecting the absolute angle of a rotating body by a combination of pitch intervals of multipolar magnets using metal.
However, in this technique, when a rubber magnet is used, the formation of an extremely wide magnetic pole leads to a decrease in magnetic force accuracy, and a problem that the practicality is low is assumed.

特許第3395518号Japanese Patent No. 3395518 特開平11−229948号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-229948 特開平11−294217号公報JP 11-294217 A 特開平5−040004号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-040004

上述した従来技術はそれぞれ、回転体の絶対角度の検出に課題があり、さらに、検出精度、実用性などの面で改善すべき事項が多々ある。
特に、たとえば、エンジン始動時の回転角度の早期検出といった、回転体の任意の角度検出という点において、改善すべき課題がある。
Each of the above-described conventional techniques has a problem in detecting the absolute angle of the rotating body, and further, there are many matters to be improved in terms of detection accuracy and practicality.
In particular, there is a problem to be improved in terms of detecting an arbitrary angle of the rotating body, for example, early detection of the rotation angle at the time of starting the engine.

上記例は、エンコーダとしてクランク角度検出用エンコーダについて述べたが、回転体がクランク軸に限らず、カム角エンコーダ、その他、通常の回転体においてもその絶対角度を精度よく検出することが望まれている。その場合、上記同様の克服すべき問題がある。   In the above example, the encoder for detecting the crank angle is described as the encoder. However, the rotating body is not limited to the crankshaft, and it is desired to accurately detect the absolute angle of the cam angle encoder and other ordinary rotating bodies. Yes. In that case, there is a problem to be overcome similar to the above.

本発明は回転体の絶対角度を、回転体の任意の位置で精度よく検出可能なエンコーダを提供することにある。
また本発明の目的は、実用性に富み、製造が容易で、低価格のエンコーダを提供することにある。
さらに本発明は、回転体の回転速度を検出可能なエンコーダを提供することにある。
An object of the present invention is to provide an encoder capable of accurately detecting the absolute angle of a rotating body at an arbitrary position of the rotating body.
Another object of the present invention is to provide a low-cost encoder that is practical and easy to manufacture.
Furthermore, this invention is providing the encoder which can detect the rotational speed of a rotary body.

さらに、本発明の目的は、クランク角度検出用エンコーダとして用いて好適なエンコーダを提供することにある。
また本発明の目的は、カム角エンコーダとして用いて好適なエンコーダを提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an encoder suitable for use as a crank angle detection encoder.
Another object of the present invention is to provide an encoder suitable for use as a cam angle encoder.

本発明のエンコーダは、回転体の円周に沿って複数の磁極部を設ける。
各磁極部を、第1磁極(たとえば、N極)と第2磁極(たとえば、S極)とで構成し、かつ、第1磁極の領域が第2磁極の領域より広い(占有比率が高い)第1磁極タイプと、第1磁極の領域が第2磁極の領域より狭い(占有比率が低い)第2磁極タイプとのいずれかで構成する。
さらに、回転体の円周に沿った任意の異なる領域における複数の磁極部を、第1磁極タイプと第2磁極タイプとの順序列の組み合わせが異なるように構成する。すなわち、ある領域の複数の磁極部の磁極タイプの組み合わせが、他の領域の複数の磁極部の磁極タイプの組み合わせと異なるように、回転体、1周にわたって磁極部を配置する。その結果、複数の磁極タイプの磁化検出データの組み合わせから、そのときの回転体の絶対角度が一義的に決定できる。
なお、上記ある領域と上記他の領域とは、部分的に重複してもよいし、全く離隔した領域であってもよい。
磁気検出センサが、回転する回転体に配置された上記複数の磁極部の磁化状態を検出し、回転体の回転に応じた時系列のパルス信号を出力する。
角度検出回路は、磁気検出センサから出力される、上記第1磁極タイプと第2磁極タイプとの組み合わせに基づいて規定される、対応する角度信号を出力する。
The encoder of the present invention is provided with a plurality of magnetic pole portions along the circumference of the rotating body.
Each magnetic pole portion is composed of a first magnetic pole (for example, N pole) and a second magnetic pole (for example, S pole), and the area of the first magnetic pole is wider than the area of the second magnetic pole (the occupation ratio is high). Either the first magnetic pole type or the second magnetic pole type in which the area of the first magnetic pole is narrower than the area of the second magnetic pole (occupation ratio is low) is configured.
Furthermore, the plurality of magnetic pole portions in arbitrary different regions along the circumference of the rotating body are configured so that the combinations of the order rows of the first magnetic pole type and the second magnetic pole type are different. That is, the magnetic pole portions are arranged over the rotating body so that the combination of the magnetic pole types of the plurality of magnetic pole portions in a certain region is different from the combination of the magnetic pole types of the plurality of magnetic pole portions in the other region. As a result, the absolute angle of the rotating body at that time can be uniquely determined from the combination of magnetization detection data of a plurality of magnetic pole types.
The certain area and the other area may partially overlap or may be completely separated from each other.
The magnetic detection sensor detects the magnetization state of the plurality of magnetic pole portions arranged on the rotating rotator, and outputs a time-series pulse signal corresponding to the rotation of the rotator.
The angle detection circuit outputs a corresponding angle signal defined based on the combination of the first magnetic pole type and the second magnetic pole type, which is output from the magnetic detection sensor.

なお、磁気検出センサと、複数の磁極部とは、相対的な位置関係にあればよい。たとえば、上述したように、回転体に複数の磁極部が配設されていて、固定部に磁気検出センサが配設されていてもよく、逆に、回転体に磁気検出センサが配設されていて、固定部に複数の磁極部が配設されていてもよい。
さらに、磁極部は、上述した第1および第2磁極タイプに着磁された磁石を有する磁極部を事前に製造しておき、回転体に固定して配設することもできるし、あるいは、回転体に磁気材料で磁化形成部を形成しておき、その磁化形成部に回転体の円周に沿って上述した第1および第2磁極タイプに着磁していくこともできる。
The magnetic detection sensor and the plurality of magnetic pole portions may be in a relative positional relationship. For example, as described above, a plurality of magnetic pole portions may be disposed on the rotating body, and a magnetic detection sensor may be disposed on the fixed portion. Conversely, a magnetic detection sensor may be disposed on the rotating body. A plurality of magnetic pole portions may be disposed on the fixed portion.
Further, the magnetic pole part can be pre-manufactured with the magnets magnetized in the first and second magnetic pole types described above and fixed to the rotating body, or can be rotated. It is also possible to form a magnetization forming portion in the body with a magnetic material and magnetize the magnetization forming portion in the first and second magnetic pole types described above along the circumference of the rotating body.

本発明においては、1磁極部が占める角度の整数倍の角度(上記順序列の組み合わせを規定する複数の磁極部の占める角度)の精度で、回転体の絶対角度が一義的に決定できる。その結果、回転体の任意の絶対角度を早期に検出できる。
また本発明によれば、上記角度検出を利用して回転体の回転速度を求めることもできる。
In the present invention, the absolute angle of the rotating body can be uniquely determined with an accuracy that is an integral multiple of the angle occupied by one magnetic pole portion (the angle occupied by a plurality of magnetic pole portions that define a combination of the above-mentioned sequence). As a result, an arbitrary absolute angle of the rotating body can be detected early.
Moreover, according to this invention, the rotational speed of a rotary body can also be calculated | required using the said angle detection.

本発明のエンコーダは、簡単な構成で実現できる。その結果、実用性に富み、製造が容易で、低価格のエンコーダを提供できる。   The encoder of the present invention can be realized with a simple configuration. As a result, it is possible to provide a low-cost encoder that is practical, easy to manufacture.

各磁極部を、第1磁極(たとえば、N極)の領域が、第2磁極(たとえば、S極)の領域より広い(占有比率が高い)第1磁極タイプと、第1磁極の領域が第2磁極の領域より狭い(占有比率が低い)第2磁極タイプとのいずれかで構成し、ある領域が第1磁極タイプと第2磁極タイプとの磁極部を複数個、適宜組み合わせて構成できるので、種々の組み合わせをとることができ、角度の識別性が高い。
高い識別性を利用して、角度の分解能を高めることができる。その結果、精度が高くなる、さらに角度の早期検出が可能となる。
Each magnetic pole portion includes a first magnetic pole type in which the region of the first magnetic pole (for example, N pole) is wider (the occupation ratio is higher) than the region of the second magnetic pole (for example, S pole), and the region of the first magnetic pole is first. Since it can be configured with any of the second magnetic pole types that are narrower than the area of the two magnetic poles (occupation ratio is low), and a certain area can be configured by appropriately combining a plurality of magnetic pole portions of the first magnetic pole type and the second magnetic pole type. Various combinations can be taken, and the angle discrimination is high.
Using high discrimination, the angular resolution can be increased. As a result, the accuracy can be improved and the angle can be detected at an early stage.

本発明のエンコーダは、クランク角度検出用エンコーダ、カム角エンコーダなどに好適である。
たとえば、このエンコーダをクランク角度検出用エンコーダとして用いれば、エンジンの回転角度を、エンジンの回転開始から、所定の磁極部が回転する早期のタイミングで迅速に検出できる。
カム角度検出用エンコーダについても同様である。
The encoder of the present invention is suitable for a crank angle detection encoder, a cam angle encoder, and the like.
For example, if this encoder is used as a crank angle detection encoder, the rotation angle of the engine can be detected quickly at an early timing when a predetermined magnetic pole portion rotates from the start of engine rotation.
The same applies to the cam angle detection encoder.

第1実施の形態
本発明のエンコーダの1実施の形態としてクランク角度検出用エンコーダを例示して述べる。
図1〜図5を参照して本発明の第1実施の形態としてのクランク角度検出用エンコーダについて述べる。
First Embodiment A crank angle detection encoder will be described as an embodiment of the encoder of the present invention.
A crank angle detection encoder according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は本発明のエンコーダ装置の構成を示す図である。図1(A)はエンコーダ装置の概略構成図である。図1(B)は図1(A)に図解した回転軸10に設けられた磁極部12と、第1および2磁気検出センサとの位置関係を示す断面図である。
回転軸10は、たとえば、車両のクランク軸であり、エンジンの回転に応じて回転する。
回転軸10にはその円周に沿って磁極部12が設けられている。
磁極部12の磁化状態を検出可能なように、磁極部12に接近して、第1磁気検出センサ(以下、第1検出センサ)1と、第2磁気検出センサ(以下、第2検出センサ)2とが、磁極部12の磁化を検出可能に配置されている。
第1センサ1の検出信号S1から求めた第1センサ検出パルスPLS1と、第2センサ2の検出信号S2から求めた第2センサ検出パルスPLS2とを用いて、角度検出回路100において回転軸10の絶対角度を検出する。その詳細は後述する。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an encoder apparatus according to the present invention. FIG. 1A is a schematic configuration diagram of an encoder device. FIG. 1B is a cross-sectional view showing the positional relationship between the magnetic pole portion 12 provided on the rotating shaft 10 illustrated in FIG. 1A and the first and second magnetic detection sensors.
The rotating shaft 10 is, for example, a crankshaft of a vehicle and rotates according to the rotation of the engine.
The rotating shaft 10 is provided with a magnetic pole portion 12 along its circumference.
A first magnetic detection sensor (hereinafter referred to as a first detection sensor) 1 and a second magnetic detection sensor (hereinafter referred to as a second detection sensor) are brought close to the magnetic pole portion 12 so that the magnetization state of the magnetic pole portion 12 can be detected. 2 is arranged so that the magnetization of the magnetic pole portion 12 can be detected.
The angle detection circuit 100 uses the first sensor detection pulse PLS1 obtained from the detection signal S1 of the first sensor 1 and the second sensor detection pulse PLS2 obtained from the detection signal S2 of the second sensor 2 to Detect absolute angle. Details thereof will be described later.

磁極部
図2は図1に図解した磁極部12のパターンとその判定結果を示す図である。
図2(A)は、図1に示した磁極部12を平坦に延ばして図解した図である。
本例では、回転軸10の1周に36個の磁極部を設けている。よって、本例では、1磁極部の分解能は10度である。
各磁極部は、1対の磁石、すなわち、第1検出センサ1、第2検出センサ2に対向する面が、N極(第1磁極)の磁石とS極(第2磁極)の磁石とで構成している。
ただし、各磁極部のN極とS極との占有比率が異なる。図2(A)に「A」、「B」として図解し、その詳細を図2(C)に図解したように、N極とS極との占有比率を2種設定した。その磁極タイプを、A磁極タイプとB磁極タイプという。
なお、A磁極タイプが本発明の第2磁極タイプに対応し、B磁極タイプが本発明の第1磁極タイプに対応している。
Pole unit Figure 2 is a diagram illustrating a pattern and the determination result of the magnetic pole portion 12 that is illustrated in FIG.
FIG. 2A is a diagram illustrating the magnetic pole portion 12 shown in FIG.
In this example, 36 magnetic pole portions are provided on one circumference of the rotating shaft 10. Therefore, in this example, the resolution of one magnetic pole part is 10 degrees.
Each magnetic pole portion is composed of a pair of magnets, that is, a magnet having an N pole (first magnetic pole) and an S pole (second magnetic pole) facing the first detection sensor 1 and the second detection sensor 2. It is composed.
However, the occupation ratios of the N pole and S pole of each magnetic pole portion are different. As illustrated in FIG. 2A as “A” and “B”, and the details thereof are illustrated in FIG. 2C, two types of occupation ratios of the N pole and the S pole are set. The magnetic pole types are called A magnetic pole type and B magnetic pole type.
The A magnetic pole type corresponds to the second magnetic pole type of the present invention, and the B magnetic pole type corresponds to the first magnetic pole type of the present invention.

A磁極タイプは、1磁極部内のS極の占有面積がN極の占有面積より広い。よって、第1検出センサ1または第2検出センサ2でこの磁極部の磁化状態を検出すると、S極を検出する期間が長く、N極を検出する期間が短い。このように、S極とN極との占有比率の相違が、第1検出センサ1または第2検出センサ2で検出する信号のデューティ比の相違となる。
他方、B磁極タイプは、1磁極部内のN極の占有面積がS極の占有面積より広い。よって、第1検出センサ1または第2検出センサ2でこの磁極部の磁化状態を検出すると、N極を検出する期間が長く、S極を検出する期間が短い。上記同様、S極とN極との占有比率の相違が、第1検出センサ1または第2検出センサ2で検出する信号のデューティ比の相違となる。
In the A magnetic pole type, the occupied area of the S pole in one magnetic pole part is wider than the occupied area of the N pole. Therefore, when the magnetization state of this magnetic pole part is detected by the first detection sensor 1 or the second detection sensor 2, the period for detecting the S pole is long and the period for detecting the N pole is short. Thus, the difference in the occupation ratio between the S pole and the N pole is a difference in the duty ratio of the signal detected by the first detection sensor 1 or the second detection sensor 2.
On the other hand, in the B magnetic pole type, the occupied area of the N pole in one magnetic pole part is wider than the occupied area of the S pole. Therefore, when the magnetization state of this magnetic pole part is detected by the first detection sensor 1 or the second detection sensor 2, the period for detecting the N pole is long and the period for detecting the S pole is short. As described above, the difference in the occupation ratio between the S pole and the N pole is the difference in the duty ratio of the signal detected by the first detection sensor 1 or the second detection sensor 2.

磁極部の形成方法について述べる。
第1の方法は、上述した第1および第2磁極タイプに着磁された磁石を有する磁極部を事前に製造しておき、回転体に固定して配設することもできる。
第2の方法としては、回転体に磁気材料で磁化形成部を形成しておき、その磁化形成部に回転体の円周に沿って上述した第1および第2磁極タイプに着磁していくこともできる。
A method for forming the magnetic pole portion will be described.
In the first method, a magnetic pole portion having magnets magnetized in the above-described first and second magnetic pole types can be manufactured in advance and fixed to a rotating body.
As a second method, a magnetization forming portion is formed of a magnetic material on a rotating body, and the above-described first and second magnetic pole types are magnetized along the circumference of the rotating body on the magnetization forming portion. You can also.

占有比率の例を述べる。
A磁極タイプは、たとえば、N極の占有比率が1磁極部の30〜40%、S極の占有比率が1磁極部の70〜60%である。他方、B磁極タイプは、たとえば、N極の占有比率が1磁極部の60〜70%、S極の占有比率が1磁極部の40〜30%である。
1磁極内のN極とS極との占有比率(デューティ比)は、一方が他方より大きくなっていれば、占有比率は任意に決定することができる。ただし、第1磁気検出センサ1と第2磁気検出センサ2との離隔間隔(ピッチ)、高速で回転する回転軸10の回転速度、回転軸10に対して第1磁気検出センサ1および第2磁気検出センサ2の検出の限界などを考慮して、ある程度裕度を持って決定する。
以下、本実施の形態では、A磁極タイプは、N極の占有比率が1磁極部の40%、S極の占有比率が1磁極部の60%、B磁極タイプは、N極の占有比率が1磁極部の60%、S極の占有比率が1磁極部の40%である場合を例示して述べる。
An example of the occupation ratio will be described.
In the A magnetic pole type, for example, the occupation ratio of the N pole is 30 to 40% of one magnetic pole part, and the occupation ratio of the S pole is 70 to 60% of one magnetic pole part. On the other hand, in the B magnetic pole type, for example, the occupation ratio of the N pole is 60 to 70% of one magnetic pole part, and the occupation ratio of the S pole is 40 to 30% of one magnetic pole part.
The occupation ratio (duty ratio) between the N pole and the S pole in one magnetic pole can be arbitrarily determined as long as one is larger than the other. However, the separation interval (pitch) between the first magnetic detection sensor 1 and the second magnetic detection sensor 2, the rotation speed of the rotary shaft 10 that rotates at high speed, and the first magnetic detection sensor 1 and the second magnetism with respect to the rotary shaft 10. Considering the detection limit of the detection sensor 2 and the like, the determination is made with some tolerance.
Hereinafter, in this embodiment, the A magnetic pole type has an N pole occupation ratio of 40% of one magnetic pole part, the S pole occupation ratio of 60% of one magnetic pole part, and the B magnetic pole type has an N pole occupation ratio. The case where 60% of one magnetic pole part and the occupation ratio of the S pole are 40% of one magnetic pole part will be described as an example.

本実施の形態では、6個の連続する磁極部について、A磁極タイプとB磁極タイプの磁極部との組み合わせと、その順序が、回転体1周のいたる至る所で、同じパターンがないように設計している。
たとえば、6個の磁極部の磁極タイプとその順序を下記に例示する。
In the present embodiment, the combination of the A magnetic pole type and the B magnetic pole type magnetic pole parts and the order of the six consecutive magnetic pole parts are arranged so as not to have the same pattern throughout the entire circumference of the rotating body. Designing.
For example, the magnetic pole types of six magnetic pole portions and their order are exemplified below.

[表1]
(1)0度〜60度の範囲、「AAAAAA」
(2)10〜70度の範囲、「AAAAAB」
(3)20〜80度の範囲、「AAAABA」
(4)30〜90度の範囲、「AAABAA」
(5)40〜100度の範囲、「AABAAA」
(6)50〜110度の範囲、「ABAAAA」
(7)60〜120度の範囲、「BAAAAB」
(8)120〜180度の範囲、「BAAABA」
(9)180〜240度の範囲、「BAAABB」
(10)240〜300度の範囲、「BAABAA」
(11)300〜360度の範囲、「BBBBBB」
(12)330〜030度の範囲、「BBBAAA」
[Table 1]
(1) The range of 0 to 60 degrees, “AAAAAAA”
(2) Range of 10 to 70 degrees, “AAAAAAB”
(3) Range of 20-80 degrees, “AAAAABA”
(4) 30-90 degree range, “AAABAA”
(5) A range of 40 to 100 degrees, “AABAAA”
(6) A range of 50 to 110 degrees, “ABAAAA”
(7) 60-120 degree range, “BAAAAB”
(8) A range of 120 to 180 degrees, “BAAABA”
(9) 180-240 degree range, “BAAABB”
(10) Range of 240-300 degrees, “BAABAA”
(11) 300 to 360 degree range, “BBBBBBB”
(12) Range of 330 to 030 degrees, “BBBAAA”

後述するように、角度検出回路100において、第1センサの検出信号S1と、第2センサの検出信号S2とから、たとえば、B磁極タイプの場合を論理1としA磁極タイプの場合を論理0として判定すると、図2(B)に図解したような時系列のパルス信号が、回転体10の回転に応じて得られる。
上述した例について述べると、たとえば、「0,0,0,0,0,0」の6個のパルス列が得られた場合、回転軸10の角度が60度であることが判る。同様に、「0,0,0,0,0,1」の6個のパルス列が得られた場合、回転軸10の角度が70度であることが判る。
このように、最小分解能が1磁極部の幅に対応する角度、本例では、最小角度である10度の分解能で、連続する複数の、本例では6個の磁極部が占める範囲の角度を一義的に検出できる。つまり、連続する6個の磁極部の磁極タイプを検出すると、そのときの回転体10の角度を検出することができる。
この角度検出は、回転体10の絶対角度を一義的(ユニークに)かつ瞬時にできることを意味する。
As will be described later, in the angle detection circuit 100, from the detection signal S1 of the first sensor and the detection signal S2 of the second sensor, for example, the B magnetic pole type is logical 1 and the A magnetic pole type is logical 0. When determined, a time-series pulse signal as illustrated in FIG. 2B is obtained according to the rotation of the rotating body 10.
Describing the above example, for example, when six pulse trains of “0, 0, 0, 0, 0, 0” are obtained, it can be seen that the angle of the rotating shaft 10 is 60 degrees. Similarly, when six pulse trains “0, 0, 0, 0, 0, 1” are obtained, it can be seen that the angle of the rotating shaft 10 is 70 degrees.
As described above, an angle corresponding to the width of one magnetic pole part, in this example, a resolution of 10 degrees, which is the minimum angle, and an angle in a range occupied by a plurality of consecutive magnetic pole parts in this example. It can be detected uniquely. That is, when the magnetic pole type of the six continuous magnetic pole portions is detected, the angle of the rotating body 10 at that time can be detected.
This angle detection means that the absolute angle of the rotating body 10 can be uniquely (uniquely) made instantaneously.

なお、本実施の形態は、回転軸10の1回転の終わりは始まりとが明瞭に区別されるように、0〜60度の領域の磁極タイプと、300〜360度の領域の磁極タイプを、「AAAAAA」と、「BBBBBB」とに設定している。
たとえば、このように着磁しておくと、保守点検などを行う場合に、磁極タイプの順序列を判定が容易であるから、回転体10の基準位置、たとえば、上死点などの位置の検出に便利である。
In the present embodiment, the magnetic pole type in the region of 0 to 60 degrees and the magnetic pole type in the region of 300 to 360 degrees are distinguished so that the end of one rotation of the rotating shaft 10 is clearly distinguished from the beginning. “AAAAAAA” and “BBBBBBB” are set.
For example, when magnetized in this way, it is easy to determine the order sequence of the magnetic pole type when performing maintenance and inspection. Therefore, detection of the reference position of the rotating body 10, for example, the position of the top dead center, etc. Convenient to.

図3(A)、a〜eは、A磁極タイプの磁極部を第1検出センサ1と第2検出センサ2とで検出したときの磁極部内の一部のN極とS極との位置関係、磁束変化、第1センサ検出パルスPLS1と第2センサ検出パルスPLS2の波形を示す図である。
図3(B)、a〜eは、B磁極タイプの磁極部を第1検出センサ1と第2検出センサ2とで検出したときの磁極部内の一部のN極とS極との位置関係、磁束変化、第1センサ検出パルスPLS1と第2センサ検出パルスPLS2の波形を示す図である。
第1センサ検出パルスPLS1と第2センサ検出パルスPLS2は、角度検出回路100において、第1センサの検出信号S1および第2センサの検出信号S2について、基準レベルREFを磁束の0クロス位置として、基準レベルREF以上の磁束検出値を「ハイレベル」として、基準レベルREF未満の磁束検出値を「ローレベル」として図解したものである。
3A and 3E show the positional relationship between a part of the N pole and the S pole in the magnetic pole part when the A magnetic pole type magnetic pole part is detected by the first detection sensor 1 and the second detection sensor 2. FIG. 4 is a diagram showing the waveforms of magnetic flux change, first sensor detection pulse PLS1 and second sensor detection pulse PLS2.
FIGS. 3B and 3E show the positional relationship between some N poles and S poles in the magnetic pole part when the B magnetic pole type magnetic pole part is detected by the first detection sensor 1 and the second detection sensor 2. FIG. 4 is a diagram showing the waveforms of magnetic flux change, first sensor detection pulse PLS1 and second sensor detection pulse PLS2.
In the angle detection circuit 100, the first sensor detection pulse PLS1 and the second sensor detection pulse PLS2 are obtained by using the reference level REF as the zero cross position of the magnetic flux for the detection signal S1 of the first sensor and the detection signal S2 of the second sensor. The magnetic flux detection value above the level REF is illustrated as “high level”, and the magnetic flux detection value below the reference level REF is illustrated as “low level”.

第1検出センサ1と第2検出センサ2とは、たとえば、1磁極部の幅(ピッチ)pの半分の幅p/2で、磁化領域(N極、S極)を検出可能に配置されている。なお、第1検出センサ1と第2検出センサ2の間隔は、各磁極部内の広い磁極領域を検出可能な間隔で配置されていればよい。
具体的には、第1検出センサ1と第2検出センサ2とは、理論上、1磁極部の幅(ピッチ)pに第2磁極タイプ(本例のA磁極タイプ)の第1磁極部(本例のN極)の占有比率を乗じた幅より広く、かつ、ピッチpに第1磁極タイプ(本例のB磁極タイプ)の第1磁極部(本例のN極)の占有比率を乗じた幅より狭い範囲に設置すればよい。たとえば、本例のA磁極タイプのN極の占有比率が1磁極部の幅の40%、B磁極タイプのN極の占有比率が1磁極部の幅の60%の場合では、理論上の2つ検出センサ1、2の間隔dは、〔0.4p<(2つのセンサの間隔d)<0.6p〕となる。ただし、2つのセンサの間隔dがこの理論上の臨界値に近づくと、第1検出センサ1の後に位置する第2検出センサ2での磁束検出に基づく判定に誤差をまねき易くなるので、センサの間隔dは1磁極部の幅(ピッチ)pの半分の幅p/2±2%程度が好ましく、本例では2つのセンサの間隔dをp/2とした。
なお、本発明においては、2つのセンサの間隔dを1磁極部内でのセンサ幅pの任意の倍数分を加算した値に設定してもよい。具体的には、本例の場合、〔(0.4p+n×p)<(センサ間隔d)<(0.6p+n×p)、ただし、nは全磁極部の数未満の任意の整数とする。〕とすることができる。この場合、1磁極部の幅の中で2つのセンサ1、2を配置することがないので、たとえば、センサ素子の寸法に比べて1磁極部の幅が狭くなる場合でも、寸法の制約を受けずに、本発明の実施が可能であり、磁極部の設計および使用するセンサ素子の融通性(自由度)に優れるという利点を有する。
The first detection sensor 1 and the second detection sensor 2 are, for example, arranged with a width p / 2 that is half of the width (pitch) p of one magnetic pole portion so as to detect the magnetization region (N pole, S pole). Yes. In addition, the space | interval of the 1st detection sensor 1 and the 2nd detection sensor 2 should just be arrange | positioned by the space | interval which can detect the wide magnetic pole area | region in each magnetic pole part.
Specifically, the first detection sensor 1 and the second detection sensor 2 theoretically have a first magnetic pole portion of the second magnetic pole type (A magnetic pole type in this example) having a width (pitch) p of one magnetic pole portion. It is wider than the width obtained by multiplying the occupancy ratio of N pole in this example, and the pitch p is multiplied by the occupancy ratio of the first magnetic pole part (N pole in this example) of the first magnetic pole type (B magnetic pole type in this example). It may be installed in a range narrower than the width. For example, when the occupation ratio of the N pole of the A magnetic pole type in this example is 40% of the width of one magnetic pole part and the occupation ratio of the N magnetic pole of the B magnetic pole type is 60% of the width of one magnetic pole part, the theoretical 2 The distance d between the two detection sensors 1 and 2 is [0.4p <(distance d between two sensors) <0.6p]. However, if the distance d between the two sensors approaches the theoretical critical value, it becomes easier to introduce an error in the determination based on the magnetic flux detection in the second detection sensor 2 positioned after the first detection sensor 1. The distance d is preferably about a width p / 2 ± 2% which is half the width (pitch) p of one magnetic pole part. In this example, the distance d between the two sensors is p / 2.
In the present invention, the distance d between the two sensors may be set to a value obtained by adding an arbitrary multiple of the sensor width p in one magnetic pole portion. Specifically, in the case of this example, [(0.4p + n × p) <(sensor interval d) <(0.6p + n × p), where n is an arbitrary integer less than the total number of magnetic pole portions. ]. In this case, since the two sensors 1 and 2 are not arranged within the width of one magnetic pole part, for example, even when the width of one magnetic pole part is narrower than the dimension of the sensor element, there is a restriction on the dimensions. In addition, the present invention can be implemented, and has an advantage that the magnetic pole portion is designed and the flexibility (degree of freedom) of the sensor element to be used is excellent.

回転軸10の回転に応じて磁束は変化するが、その磁束変化は、図3(A)bにおいては、第1センサの検出信号S1のレベルがマイナスからプラスに向かい(ローレベルからハイレベルに向かい)基準レベルREFを越えた時(0クロスしたとき)、第2センサの検出信号S2が基準レベルREF以下(ローレベル)であることを示している。
他方、図3(B)bにおいては、第1センサの検出信号S1のレベルがマイナスからプラスに向かい(ローレベルからハイレベルに向かい)基準レベルREFを越えた時(0クロスしたとき)、第2センサの検出信号S2も基準レベルREFを越えている、ハイレベルであることを示している。
The magnetic flux changes according to the rotation of the rotating shaft 10, but the change in the magnetic flux is shown in FIG. 3A. The level of the detection signal S1 of the first sensor goes from minus to plus (from low level to high level). On the other hand, when the reference level REF is exceeded (when 0 crossing is performed), it indicates that the detection signal S2 of the second sensor is below the reference level REF (low level).
On the other hand, in FIG. 3B, when the level of the detection signal S1 of the first sensor goes from minus to plus (from low level to high level) and exceeds the reference level REF (when zero crossing), The detection signal S2 of the two sensors also indicates a high level that exceeds the reference level REF.

本実施の形態では、角度検出回路100は、第1センサの検出信号S1のレベルがマイナスからプラスに向かい(ローレベルからハイレベルに向かい)基準レベルREFを越えたことを検出したとき(第1センサの検出信号S1のレベルが0クロスしたことを検出したとき)、第2センサの検出信号S2のレベルをチェックし、第2センサの検出信号S2のレベルが基準レベルREFを越えている場合、N極(ハイレベル)を検出したと判定する。この場合、本実施の形態では、第1論理として論理1としている。他方、角度検出回路100は、第1センサの検出信号S1のレベルがマイナスからプラスに向かい(ローレベルからハイレベルに向かい)基準レベルREFを越えたことを検出したとき、第2センサの検出信号S2のレベルが基準レベルREF以下の場合は、S極(ローレベル)を検出したと判定する。この場合、本実施の形態では、第2論理として論理0としている。
図2(B)は、このようにして角度検出回路100において判定して得られた論理状態を示している。
In the present embodiment, the angle detection circuit 100 detects that the level of the detection signal S1 of the first sensor goes from minus to plus (from low level to high level) and exceeds the reference level REF (first level). When it is detected that the level of the detection signal S1 of the sensor has crossed zero), the level of the detection signal S2 of the second sensor is checked, and when the level of the detection signal S2 of the second sensor exceeds the reference level REF, It is determined that the N pole (high level) has been detected. In this case, in this embodiment, logic 1 is set as the first logic. On the other hand, when the angle detection circuit 100 detects that the level of the detection signal S1 of the first sensor goes from minus to plus (from low to high) and exceeds the reference level REF, the detection signal of the second sensor When the level of S2 is less than or equal to the reference level REF, it is determined that the S pole (low level) has been detected. In this case, in this embodiment, logic 0 is set as the second logic.
FIG. 2B shows a logical state obtained by the determination in the angle detection circuit 100 in this way.

なお、第1検出センサと第2検出センサとして、デジタル信号出力タイプのセンサものを使用した場合には、角度検出回路100への第1センサの検出信号S1および第2センサの検出信号S2は、たとえば、図3(A)c,dに例示したデジタル型のパルスとして送られるので、角度検出回路100における第1センサの検出信号S1がマイナスからプラス(ローレベルからハイレベル)に向かい基準レベルREFを越える時点の認識、および、第2検出センサの検出信号の判定が容易になるから、第1検出センサと第2検出センサとしてデジタル信号出力タイプのセンサを用いることが好ましい。   In addition, when a digital signal output type sensor is used as the first detection sensor and the second detection sensor, the detection signal S1 of the first sensor and the detection signal S2 of the second sensor to the angle detection circuit 100 are: For example, since it is sent as a digital pulse illustrated in FIGS. 3A and 3C, the detection signal S1 of the first sensor in the angle detection circuit 100 goes from minus to plus (from low level to high level) to the reference level REF. It is preferable to use a digital signal output type sensor as the first detection sensor and the second detection sensor, since the recognition of the time point exceeding the threshold value and the determination of the detection signal of the second detection sensor are facilitated.

角度検出回路
角度検出回路100の処理内容を述べる。
(1)論理判定
角度検出回路100は、上述したように、たとえば、第1センサの検出信号S1のレベルがマイナスからプラス(ローレベルからハイレベル)に向かい、基準レベルREFを越えたことを検出したことを認識したとき、第2センサの検出信号S2が基準レベルREFを越えているか否かを判定する。角度検出回路100は、第2センサの検出信号S2が基準レベルREFを越えているときは(ハイレベルのときは)、論理1のパルスを生成する。他方、第2センサの検出信号S2が基準レベルREF以下のときは(ローレベルのときは)、論理0のパルスを生成する。
Angle Detection Circuit The processing content of the angle detection circuit 100 will be described.
(1) Logic determination As described above, the angle detection circuit 100 detects that the level of the detection signal S1 of the first sensor is from minus to plus (from low level to high level) and exceeds the reference level REF, for example. When it is recognized, it is determined whether or not the detection signal S2 of the second sensor exceeds the reference level REF. The angle detection circuit 100 generates a logic 1 pulse when the detection signal S2 of the second sensor exceeds the reference level REF (when it is high). On the other hand, when the detection signal S2 of the second sensor is equal to or lower than the reference level REF (when it is low level), a logic 0 pulse is generated.

(2)パルス列の処理
角度検出回路100には、たとえば、シリアルレジスタが設けられており、角度検出回路100が1磁極部ごとに、上記の判定を行うたびに、判定結果の論理1または論理0のパルスをシリアルレジスタに入力する。
シリアルレジスタは、最新の連続する6パルスを保持している。すなわち、磁極部12内の連続する6個の磁極部の磁極検出結果を保持している。
(2) Processing of Pulse Train The angle detection circuit 100 is provided with, for example, a serial register, and every time the angle detection circuit 100 makes the above determination for each magnetic pole part, a logical 1 or a logical 0 of the determination result Are input to the serial register.
The serial register holds the latest 6 consecutive pulses. That is, the magnetic pole detection results of six consecutive magnetic pole portions in the magnetic pole portion 12 are held.

(3)角度算出
角度検出回路100はメモリを有しており、そのメモリには、6個の時系列パルスとそのときの角度とが格納されている。
たとえば、上述した、表1の例について例示すると、下記のパルス列と、それに対応する角度データがメモリに格納されている。
(3) Angle calculation The angle detection circuit 100 has a memory, in which six time-series pulses and angles at that time are stored.
For example, in the example of Table 1 described above, the following pulse train and corresponding angle data are stored in the memory.

[表2]
(1)0度〜60度の範囲、「000000」のとき、60度
(2)10〜70度の範囲、「000001」のとき、70度
(3)20〜80度の範囲、「000010」のとき、80度
(4)30〜90度の範囲、「000100」のとき、90度
(5)40〜100度の範囲、「001000」のとき、100度
(6)50〜110度の範囲、「010000」のとき、110度
(7)60〜120度の範囲、「100001」のとき、120度
(8)120〜180度の範囲、「100010」のとき、180度
(9)180〜240度の範囲、「100011」のとき、240度
(10)240〜300度の範囲、「100100」のとき、300度
(11)300〜360度の範囲、「111111」のとき、360度
(12)330〜030度の範囲、「111000」のとき、30度
[Table 2]
(1) Range of 0 to 60 degrees, “000000”, 60 degrees (2) Range of 10 to 70 degrees, “000001”, 70 degrees (3) Range of 20 to 80 degrees, “000010” , 80 degrees (4) 30-90 degrees range, "000100" 90 degrees (5) 40-100 degrees range, "001000" 100 degrees (6) 50-110 degrees range , "010000", 110 degrees (7) 60 to 120 degrees, "100001", 120 degrees (8) 120 to 180 degrees, "100010", 180 degrees (9) 180 to 240 degree range, “10011”, 240 degree (10) 240-300 degree range, “100100”, 300 degree (11) 300-360 degree range, “111111”, 360 degree ( 2) from 330 to 030 degrees in the range, the time of "111000", 30 degrees

角度検出回路100は、上記シリアルレジスタの6ビットの保持データを、すなわち、6ビットのパルス列データを、たとえば、上記メモリのアドレスとして用いて、上記メモリから対応する角度を読みだす。
たとえば、2進数「000000」は10進数で0のアドレスデータであり、2進数「111111」は10進数63のアドレスデータである。メモリには、本例では、0〜64個の角度データを格納しておく。
The angle detection circuit 100 reads the corresponding angle from the memory by using the 6-bit held data of the serial register, that is, the 6-bit pulse train data, as an address of the memory, for example.
For example, the binary number “000000” is decimal address data, and the binary number “111111” is decimal number 63 address data. In this example, 0 to 64 pieces of angle data are stored in the memory.

以上により、角度検出回路100により回転体10の絶対角度が検出できた。
すなわち、本実施の形態では、1磁極部が占める角度の整数倍の角度(上記順序列の組み合わせを規定する複数の磁極部の占める角度)の精度で、任意の位置にある回転体の絶対角度が一義的に決定できる。その結果、回転体の任意の絶対角度を早期に検出できる。したがって、本実施の形態のクランク角度検出エンコーダは、たとえば、クランク軸の任意の位置、たとえば、上死点起点を迅速に検出できる。
角度検出回路100は、論理判定は簡単であり、シリアルレジスタという簡単な回路を用い、さらに、メモリ容量が少なく、全体として簡単に構成できる。
As described above, the absolute angle of the rotating body 10 can be detected by the angle detection circuit 100.
That is, in the present embodiment, the absolute angle of the rotating body at an arbitrary position with an accuracy of an angle that is an integral multiple of the angle occupied by one magnetic pole part (the angle occupied by a plurality of magnetic pole parts that define the combination of the above-mentioned sequence). Can be determined uniquely. As a result, an arbitrary absolute angle of the rotating body can be detected early. Therefore, the crank angle detection encoder of the present embodiment can quickly detect an arbitrary position of the crankshaft, for example, a top dead center starting point.
The angle detection circuit 100 has a simple logic determination, uses a simple circuit called a serial register, has a small memory capacity, and can be easily configured as a whole.

回転速度検出への応用
上述した本実施の形態のエンコーダを用いて回転体10の回転速度を検出することもできる。本実施の形態のエンコーダを用いて回転体10の回転速度を検出する場合を述べる。
本例では、等配で形成される1センサの検出信号S1がマイナスからプラス(ローレベルからハイレベル)に向かい、基準レベルREFを越えた時点(第1磁極部の開始位置)を逐次検出し、そのら検出点の時間間隔から、回転体10の回転速度を求めることができる。
Application to Rotational Speed Detection The rotational speed of the rotating body 10 can also be detected using the encoder of the present embodiment described above. A case where the rotational speed of the rotating body 10 is detected using the encoder of the present embodiment will be described.
In this example, when the detection signal S1 of one sensor formed by equal distribution goes from minus to plus (low level to high level) and exceeds the reference level REF (starting position of the first magnetic pole portion) is sequentially detected. Then, the rotational speed of the rotating body 10 can be obtained from the time interval of the detection points.

実験例
クランク角度検出用エンコーダとして使用するために行った実験例を述べる。
エンコーダ回転軸10に形成された磁極部12は第1磁気検出センサ1、第2磁気検出センサ2とは、通常、1〜2mm程度のギャップ(空隙)で離間している。
本実施の形態では、1磁極部内のN極とS極との占有比率が異なるため、1磁極部内のN極とS極との磁化分布は不均一となる。したがって、たとえば、上記ギャップのもとで、各磁極部の磁束を検出可能な磁極パターンが必要となる。
図4(A)、(B)は、ギャップを1.5mmとした時と、2.0mmとした時との磁極部12の磁場をEMF解析し、磁力と磁極部のピッチの精度を算出したことを示すグラフである。
Experimental Example An experimental example performed for use as a crank angle detection encoder will be described.
The magnetic pole portion 12 formed on the encoder rotating shaft 10 is usually separated from the first magnetic detection sensor 1 and the second magnetic detection sensor 2 by a gap (gap) of about 1 to 2 mm.
In this embodiment, since the occupation ratios of the N pole and the S pole in one magnetic pole portion are different, the magnetization distributions of the N pole and the S pole in one magnetic pole portion are not uniform. Therefore, for example, a magnetic pole pattern capable of detecting the magnetic flux of each magnetic pole portion under the gap is required.
4A and 4B, EMF analysis was performed on the magnetic field of the magnetic pole portion 12 when the gap was set to 1.5 mm and when the gap was set to 2.0 mm, and the accuracy of the magnetic force and the pitch of the magnetic pole portion was calculated. It is a graph which shows that.

磁力の最大値は70度の位置でA磁極タイプのパターンからB磁極タイプのパターンに移行する際にN極側に遷移する。その際のピッチ精度はその前後で悪化する。
上記例から、本実験例では、ギャップが2.0mmでもピッチ精度が保たれていることが判る。この例では、N極とS極との占有比率をそれぞれ40%、60%としているためである。
たとえば、N極とS極との占有比率をそれぞれ30%、70%にすると、精度は低下することが判った。他方、N極とS極との占有比率が小さいと、ギャップとピッチ精度は有利になる。しかしながら、たとえば、占有比率を45%、55%にすると、S極とN極とはほぼ半分の占有比率となり、第1検出センサ1、第2検出センサ2の位置精度、角度検出精度のバラツキが発生する可能性がある。
上述して例では、ギャップが1〜2mm、占有比率が40±3%、60±3%が好適であった。
The maximum value of the magnetic force transitions to the N-pole side when shifting from the A-pole type pattern to the B-pole type pattern at a position of 70 degrees. The pitch accuracy at that time deteriorates before and after that.
From the above example, it can be seen that in this experimental example, the pitch accuracy is maintained even when the gap is 2.0 mm. In this example, the occupation ratios of the N pole and the S pole are 40% and 60%, respectively.
For example, it has been found that the accuracy decreases when the occupation ratios of the N pole and the S pole are 30% and 70%, respectively. On the other hand, if the occupation ratio between the N pole and the S pole is small, the gap and pitch accuracy are advantageous. However, for example, when the occupation ratio is 45% or 55%, the S pole and the N pole are almost half of the occupation ratio, and there are variations in the position accuracy and angle detection accuracy of the first detection sensor 1 and the second detection sensor 2. May occur.
As described above, in the example, a gap of 1 to 2 mm and an occupation ratio of 40 ± 3% and 60 ± 3% were preferable.

なお、回転軸10の寸法、磁極数、ギャップなどの条件が異なれば、上述した占有比率と異なる最適値があることは勿論である。したがって、上記実験例は1例に過ぎない。   Needless to say, there are optimum values different from the above-described occupation ratio if conditions such as the size of the rotating shaft 10, the number of magnetic poles, and the gap are different. Therefore, the above experimental example is only one example.

第2実施の形態
第1実施の形態は、図1に図解したように、2個の磁気検出センサ1、2を用いた場合について述べた。
しかしながら、1個の磁気検出センサでも、上記回転軸10の絶対角度を検出することができる。その例を第2実施の形態として述べる。
回転軸10に設けられた磁極部12の磁極部の数、各磁極部内の磁極タイプ、すなわち、A磁極タイプとB磁極タイプとは、図2(A)と同じとする。
角度検出回路100において、1個の磁気検出センサによる検出信号から、N極の検出の立ち上がりから立ち下がりまでの時間を測定する。この測定時間が、第1実施の形態における第1センサ検出パルスPLS1のデューティ比と同じ、磁極部のN極とS極とのデューティ比を示す。
角度検出回路100は、デューティ比が大きい場合を、たとえば、B磁極タイプの磁極部として処理し、たとえば、論理1とする。
以下、角度検出回路100において、第1実施の形態と同様の処理によって回転軸10の角度を検出することができる。
Second Embodiment In the first embodiment, as illustrated in FIG. 1, the case where two magnetic detection sensors 1 and 2 are used has been described.
However, even with one magnetic detection sensor, the absolute angle of the rotating shaft 10 can be detected. An example thereof will be described as a second embodiment.
The number of magnetic pole portions of the magnetic pole portion 12 provided on the rotating shaft 10 and the magnetic pole types in each magnetic pole portion, that is, the A magnetic pole type and the B magnetic pole type are the same as those in FIG.
In the angle detection circuit 100, the time from the rise to the fall of the detection of the N pole is measured from the detection signal from one magnetic detection sensor. This measurement time indicates the duty ratio between the N pole and the S pole of the magnetic pole part, which is the same as the duty ratio of the first sensor detection pulse PLS1 in the first embodiment.
The angle detection circuit 100 processes the case where the duty ratio is large, for example, as a magnetic pole part of the B magnetic pole type, and sets it to logic 1, for example.
Hereinafter, the angle detection circuit 100 can detect the angle of the rotating shaft 10 by the same processing as in the first embodiment.

なお、1個の磁気検出センサを用いる場合は、回転体10が一定の速度で回転していることを想定しているから、回転軸10が回転を開始し始めた回転速度が安定しない場合に、回転開始当初の1〜2パルス程度を無効にして、それ以降の回転体10の回転が安定した状態の連続する複数のパルス、たとえば、6パルスを用いて角度を検出することが、正確な角度検出のためる好適である。   Note that when one magnetic detection sensor is used, it is assumed that the rotating body 10 is rotating at a constant speed. Therefore, when the rotation speed at which the rotating shaft 10 starts to rotate is not stable. It is accurate to detect the angle using a plurality of continuous pulses in which the rotation of the rotating body 10 thereafter is stable, for example, 6 pulses, by invalidating about 1 to 2 pulses at the beginning of rotation. It is suitable for angle detection.

第3実施の形態
図5を参照して本発明のエンコーダの第4実施の形態としてカム角エンコーダについて述べる。
図5(A)は、クランク角度検出用エンコーダに用いる磁極部12の着磁パターンの1例を示す図であり、図5(B)は、カム角エンコーダに用いる磁極部12の着磁パターンの1例を示す図である。図5(A)のクランク角度検出用エンコーダはカム角エンコーダとの対比を示すため、例示的に示した。
Third Embodiment With reference to FIG. 5, a cam angle encoder will be described as a fourth embodiment of the encoder of the present invention.
FIG. 5A is a diagram showing an example of a magnetization pattern of the magnetic pole portion 12 used in the crank angle detection encoder, and FIG. 5B is a diagram of the magnetization pattern of the magnetic pole portion 12 used in the cam angle encoder. It is a figure which shows an example. The crank angle detection encoder of FIG. 5A is shown as an example in order to show a comparison with the cam angle encoder.

エンジンの燃焼制御は、気筒ごとのピストンの位置、すなわち、クランクの角度に応じて行う。たとえば、4サイクルのエンジンでは、気筒の燃焼はクランクの2周ごとに行っており、たとえば、4気筒ならばクランク角度が0〜720度の間で180度ごとに燃焼させている。このため、4気筒全てを燃焼させるには、クランクが2周回転する必要があるが、1周目なのか2周目なのか区別を、クランクの1/2周期で同期回転するカムの角度に基づいて判定している。   The combustion control of the engine is performed according to the position of the piston for each cylinder, that is, the crank angle. For example, in a four-cycle engine, the cylinder is burned every two revolutions of the crank. For example, in the case of a four-cylinder engine, the crank angle is burned every 180 degrees between 0 and 720 degrees. For this reason, in order to burn all four cylinders, it is necessary to rotate the crank twice, but the distinction between the first and second rotations is made based on the angle of the cam that rotates synchronously with a half cycle of the crank. Judgment based on.

そのようなカムの角度を検出するカム角エンコーダとして、第1〜第2実施の形態として述べた、クランク角度検出用エンコーダと同じ本発明の技術思想に基づいて、構成することができる。すなわち、以下のようにする。
(1)1磁極部内を占有比率が異なる2つの磁極分布パターン、すなわち、A磁極タイプとB磁極タイプの磁極で磁極部を構成する。
(2)回転軸10の1周について、図5(B)に図解したように、図5(A)に図解したクランク角度検出用エンコーダの半分ずつに磁極部を配置させる。図5(A)は、図1(A)に図解したものと実質的に同じである。
(3)磁気検出センサは、第1実施の形態のように、2個、すなわち、第1磁気検出センサ1と第2検出センサ2とを用いてもよいし、第2実施の形態のように、1個の磁気検出センサを用いてもよい。
(4)角度検出回路100は上述した処理を行うものを用いることができる。
Such a cam angle encoder that detects the cam angle can be configured based on the same technical idea of the present invention as the crank angle detection encoder described in the first to second embodiments. That is, as follows.
(1) A magnetic pole part is composed of two magnetic pole distribution patterns having different occupation ratios within one magnetic pole part, that is, the magnetic poles of the A magnetic pole type and the B magnetic pole type.
(2) For one rotation of the rotating shaft 10, as illustrated in FIG. 5B, the magnetic pole portion is disposed in each half of the crank angle detection encoder illustrated in FIG. FIG. 5A is substantially the same as that illustrated in FIG.
(3) Two magnetic detection sensors may be used as in the first embodiment, that is, the first magnetic detection sensor 1 and the second detection sensor 2, or as in the second embodiment. One magnetic detection sensor may be used.
(4) As the angle detection circuit 100, one that performs the above-described processing can be used.

このようなカム角エンコーダより、回転軸10の1周の半分ずつ、すなわち、2分割の領域を検出することができる。   With such a cam angle encoder, it is possible to detect a half of one rotation of the rotating shaft 10, that is, a two-divided region.

本発明のエンコーダは、上述したクランク角度検出用エンコーダ、カム角エンコーダに限らず、回転体の絶対角度を検出する各種のエンコーダとして利用できる。分解能、A磁極タイプ、B磁極タイプの占有比率などは適宜、用途に応じて設定する。   The encoder of the present invention is not limited to the crank angle detection encoder and the cam angle encoder described above, but can be used as various encoders for detecting the absolute angle of the rotating body. The resolution, the occupation ratio of the A magnetic pole type, and the B magnetic pole type are appropriately set according to the application.

また、たとえば、1磁極部内のN極とS極との間に、磁化されていない部分を設けることができる。このようにすると、N極とS極とのに無磁化部分が現れ、2つの磁化領域の識別が明瞭になる。   Further, for example, a non-magnetized portion can be provided between the N pole and the S pole in one magnetic pole portion. In this way, a non-magnetized portion appears between the N pole and the S pole, and the distinction between the two magnetization regions becomes clear.

なお、磁気検出センサと、複数の磁極部とは、相対的な位置にあればよい。
たとえば、上述したように、回転体10に複数の磁極部が配設されていて、固定部に磁気検出センサ1、2が配設されていてもよく、逆に、回転体10に磁気検出センサ1、2が配設されていて、固定部に複数の磁極部12が配設されていてもよい。
Note that the magnetic detection sensor and the plurality of magnetic pole portions need only be in relative positions.
For example, as described above, the rotating body 10 may be provided with a plurality of magnetic pole portions, and the magnetic detection sensors 1 and 2 may be provided on the fixed portion. 1 and 2 may be provided, and a plurality of magnetic pole portions 12 may be provided in the fixed portion.

上述した実施の形態および例示は1例示であり、本発明を限定するものではない。   The above-described embodiment and illustration are merely examples, and do not limit the present invention.

図1は、本発明のエンコーダ装置の実施の形態としてクランク角度検出用エンコーダの構成を示す図であり、図1(A)はエンコーダ装置の概略構成図、図1(B)は図1(A)に図解した回転軸に設けられた磁極部と、第1、2磁気検出センサとの位置関係を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a crank angle detection encoder as an embodiment of an encoder device of the present invention. FIG. 1 (A) is a schematic configuration diagram of the encoder device, and FIG. 1 (B) is a diagram of FIG. 2) is a diagram showing a positional relationship between the magnetic pole portion provided on the rotating shaft illustrated in FIG. 図2は、図1に図解した磁極部のパターンとその判定結果を示す図であり、図2(A)は図1に示した磁極部の磁極パターンを示し、図2(B)は論理判定結果を示し、図2(C)は磁極タイプを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the pattern of the magnetic pole part illustrated in FIG. 1 and its determination result. FIG. 2 (A) shows the magnetic pole pattern of the magnetic pole part shown in FIG. 1, and FIG. A result is shown and FIG.2 (C) is a figure which shows a magnetic pole type. 図3(A)、(B)は、磁化状態の検出と論理判定結果を示す図である。3A and 3B are diagrams showing the detection of the magnetization state and the logic determination result. 図4(A)、(B)は、ギャップを1.5mmとした時と、2.0mmとした時との磁極部の磁場をEMF解析し、磁力と磁極部のピッチの精度を算出したことを示すグラフである。4A and 4B show that the magnetic field of the magnetic pole part when the gap is 1.5 mm and 2.0 mm is analyzed by EMF, and the accuracy of the magnetic force and the pitch of the magnetic pole part is calculated. It is a graph which shows. 図5(A)、(B)は、本発明の第4実施の形態としてカム角エンコーダを示す図である。FIGS. 5A and 5B are diagrams showing a cam angle encoder as a fourth embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…第1磁気検出センサ、2…第2磁気検出センサ
10…回転軸、12…磁極部
100…角度検出回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st magnetic detection sensor, 2 ... 2nd magnetic detection sensor 10 ... Rotary shaft, 12 ... Magnetic pole part 100 ... Angle detection circuit

Claims (3)

回転体の円周に沿って、配設されたまたは形成された、複数の磁極部と、
該磁極部から磁化信号を検出する磁気検出センサと、
角度検出回路と
を具備し、
前記複数の磁極部の各々は、第1磁極の領域が第2磁極の領域より広い第1磁極タイプと、第1磁極の領域が第2磁極の領域より狭い第2磁極タイプとのいずれかで構成されており、
前記複数の磁極部は、複数の磁極部の前記第1磁極タイプと前記第2磁極タイプとの順序列の組み合わせが、前記回転体の円周に沿った、いたる所で異なるように構成されており、
前記角度検出回路は、前記第1磁極タイプと前記第2磁極タイプとの順序列の組み合わせと、その時の前記回転体の角度との対応を示すデータを保持しており、前記磁気検出センサで検出した信号の前記順序列の組み合わせに基づいて前記回転体の角度を決定することを特徴とする、
エンコーダ。
A plurality of magnetic pole portions disposed or formed along the circumference of the rotating body;
A magnetic detection sensor for detecting a magnetization signal from the magnetic pole portion;
An angle detection circuit, and
Each of the plurality of magnetic pole portions is either a first magnetic pole type in which a first magnetic pole region is wider than a second magnetic pole region or a second magnetic pole type in which a first magnetic pole region is narrower than a second magnetic pole region. Configured,
The plurality of magnetic pole portions are configured such that combinations of the sequence of the first magnetic pole type and the second magnetic pole type of the plurality of magnetic pole portions are different along the circumference of the rotating body. And
The angle detection circuit holds data indicating correspondence between a combination of the sequence of the first magnetic pole type and the second magnetic pole type and the angle of the rotating body at that time, and is detected by the magnetic detection sensor An angle of the rotating body is determined based on a combination of the ordered sequences of signals.
Encoder.
回転体に設けられた磁気検出センサと、
前記回転体に設けられた磁気検出センサの回転位置と相対し、前記回転体の回転に応じた位置に、配設されたまたは形成された、複数の磁極部と、
角度検出回路と
を具備し、
前記複数の磁極部の各々は、第1磁極の領域が第2磁極の領域より広い第1磁極タイプと、第1磁極の領域が第2磁極の領域より狭い第2磁極タイプとのいずれかで構成されており、
前記複数の磁極部は、複数の磁極部の前記第1磁極タイプと前記第2磁極タイプとの順序列の組み合わせが、前記回転体の円周に沿った、いたる所で異なるように構成されており、
前記角度検出回路は、前記第1磁極タイプと前記第2磁極タイプとの順序列の組み合わせと、その時の前記回転体の角度との対応を示すデータを保持しており、前記磁気検出センサで検出した信号の前記順序列の組み合わせに基づいて前記回転体の角度を決定することを特徴とする、
エンコーダ。
A magnetic detection sensor provided on the rotating body;
A plurality of magnetic pole portions disposed or formed at positions corresponding to the rotation of the rotating body, relative to the rotation position of the magnetic detection sensor provided on the rotating body,
An angle detection circuit, and
Each of the plurality of magnetic pole portions is either a first magnetic pole type in which a first magnetic pole region is wider than a second magnetic pole region or a second magnetic pole type in which a first magnetic pole region is narrower than a second magnetic pole region. Configured,
The plurality of magnetic pole portions are configured such that combinations of the sequence of the first magnetic pole type and the second magnetic pole type of the plurality of magnetic pole portions are different along the circumference of the rotating body. And
The angle detection circuit holds data indicating correspondence between a combination of the sequence of the first magnetic pole type and the second magnetic pole type and the angle of the rotating body at that time, and is detected by the magnetic detection sensor An angle of the rotating body is determined based on a combination of the ordered sequences of signals.
Encoder.
前記磁気検出センサは、前記各磁極部内の広い磁極領域を検出可能な間隔で配置された第1磁気検出センサと、第2磁気検出センサとを有し、
前記角度検出回路は、前記第1磁気検出センサと第2磁気検出センサとの検出信号に基づいて各磁極部が前記第1磁極タイプまたは前記第2の磁極タイプかを示す第1論理のパルス信号を生成し、それ以外は第2論理のパルス信号を生成し、これらパルス信号の列に基づいて前記回転体の角度を検出する、
請求項1または2に記載のエンコーダ。
The magnetic detection sensor has a first magnetic detection sensor and a second magnetic detection sensor arranged at intervals capable of detecting a wide magnetic pole region in each magnetic pole portion,
The angle detection circuit has a first logic pulse signal indicating whether each magnetic pole portion is the first magnetic pole type or the second magnetic pole type based on detection signals from the first magnetic detection sensor and the second magnetic detection sensor. Otherwise, a second logic pulse signal is generated, and the angle of the rotating body is detected based on a sequence of these pulse signals.
The encoder according to claim 1 or 2.
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