JP2012098242A - 磁気式エンコーダ、サーボモータ及びサーボユニット - Google Patents

Abstract

【課題】基板上の設計の自由度を向上させることができるできる磁気式エンコーダ、サーボモータ及びサーボユニットを提供すること。
【解決手段】この磁気式エンコーダは、固定された基板１２０に配置され、磁界を検出する磁界センサ１２１と、基板１２０の磁界センサ１２１と同一面上に該磁界センサ１２１と離隔して配置され、磁界センサ１２１にバイアス磁界Ｈｂを印加するバイアス磁石１２２Ｎ，１２２Ｓと、磁界センサ１２１とバイアス磁石１２２Ｎ，１２２Ｓとに連結されて基板に配置され、バイアス磁界Ｈｂを磁界センサ１２１に導くヨーク１２３Ｎ，１２３Ｓと、磁界センサ１２１に対して相対移動して磁界センサ１２１の近傍を通過し、該磁界センサ１２１に印加される磁界に影響を与える被検出体１１１と、を有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、磁気式エンコーダ、サーボモータ及びサーボユニットに関する。

例えば特許文献１のような磁気式エンコーダが開発されている。この磁気式エンコーダは、相対移動する移動磁石の移動磁界を検出するために磁界センサが使用される。それと共に、検出精度を向上させるなどのために、磁界センサにはバイアス磁界が印加される。

特開平１１−２１１４０９号公報

バイアス磁界を発生させるバイアス磁石は、磁界センサ上の配置されることが多い。しかし、磁界センサ上にバイアス磁石が配置される場合、磁気式エンコーダの厚みが増える。そこで、配線などが施される基板に磁界センサ及びバイアス磁石を挿入する貫通孔が設けられることが多い。しかし、このような貫通孔は、基板の表裏両面の所定の位置を占有し、基板の両面における配線や回路等の設計の自由度が低くなる。

そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、基板上の設計の自由度を向上させることが可能な、磁気式エンコーダ、サーボモータ及びサーボユニットを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、固定された基板に配置され、磁界を検出する磁界センサと、
上記基板の上記磁界センサと同一面上に該磁界センサと離隔して配置され、上記磁界センサにバイアス磁界を印加するバイアス磁石と、
上記磁界センサと上記バイアス磁石とに連結されて上記基板に配置され、上記バイアス磁界を上記磁界センサに導くヨークと、
上記磁界センサに対して相対移動して、該磁界センサに印加される磁界に影響を与える被検出体と、
を有する、磁気式エンコーダが提供される。

また、上記ヨークは、上記基板に埋設されてもよい。

また、上記ヨークが埋設された上記磁界センサと上記バイアス磁石との間において上記ヨークを覆うように配置された絶縁層を更に有してもよい。

また、２の上記ヨークが、１の上記磁界センサに対して配置され、
上記被検出体は、上記磁界センサに磁界を印加する移動磁石であり、
上記２のヨークは、それぞれ上記基板に埋設された状態で上記バイアス磁石から上記１の磁界センサにおける上記基板側面まで延伸され、上記移動磁石が印加する磁界と平行な面で相互に平行に対向してもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、モータと、
上記モータの位置を検出する磁気式エンコーダと、
を有し、
上記磁気式エンコーダは、
固定された基板に配置され、磁界を検出する磁界センサと、
上記基板の上記磁界センサと同一面上に該磁界センサと離隔して配置され、上記磁界センサにバイアス磁界を印加するバイアス磁石と、
上記磁界センサと上記バイアス磁石とに連結されて上記基板に配置され、上記バイアス磁界を上記磁界センサに導くヨークと、
上記モータの動作に応じて上記磁界センサに対して相対移動して、該磁界センサに印加される磁界に影響を与える被検出体と、
を有する、サーボモータが提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、モータと、
上記モータの位置を検出する磁気式エンコーダと、
上記磁気式エンコーダが検出した位置データに基づいて、上記モータを動作させる制御装置と、
を有し、
上記磁気式エンコーダは、
固定された基板に配置され、磁界を検出する磁界センサと、
上記基板の上記磁界センサと同一面上に該磁界センサと離隔して配置され、上記磁界センサにバイアス磁界を印加するバイアス磁石と、
上記磁界センサと上記バイアス磁石とに連結されて上記基板に配置され、上記バイアス磁界を上記磁界センサに導くヨークと、
上記モータの動作に応じて上記磁界センサに対して相対移動して、該磁界センサに印加される磁界に影響を与える被検出体と、
を有する、サーボユニットが提供される。

以上説明したように本発明によれば、基板上の設計の自由度を向上させることができる。

本発明の各実施形態に係るサーボユニットの構成について説明するための説明図である。 本発明の第１実施形態に係るエンコーダの構成について説明するための説明図である。 同実施形態に係る移動磁石について説明するための説明図である。 同実施形態に係る磁界センサ等について説明するための説明図である。 同実施形態に係る磁界センサが検出する磁界について説明するための説明図である。 本発明の第２実施形態に係るヨーク等について説明するための説明図である。 本発明の第３実施形態に係るヨーク等について説明するための説明図である。 本発明の各実施形態の変更例に係るバイアス磁石及びヨーク等について説明するための説明図である。

以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面では、実質的に同一の機能を有する構成要素は、原則として同一の符号で表す。そして、これらの構成要素についての重複説明は、適宜省略する。

＜１．各実施形態に係るサーボユニット＞
まず、図１を参照しつつ、本発明の各実施形態に係るサーボユニットの構成について説明する。図１は、本発明の各実施形態に係るサーボユニットの構成について説明するための説明図である。

図１に示すように、本実施形態に係るサーボユニットＳＵは、サーボモータＳＭと、制御装置ＣＴとを有する。また、サーボモータＳＭは、エンコーダ１００と、モータＭとを有する。

モータＭは、エンコーダ１００を含まない動力発生源の一例である。このモータＭ単体をサーボモータという場合もあるが、本実施形態では、エンコーダ１００を含む構成をサーボモータＳＭということにする。モータＭは、少なくとも一側にシャフトＳＨ１を有し、このシャフトＳＨ１を回転軸ＡＸ周りに回転させることにより、回転力を出力する。

なお、モータＭは、位置データに基づいて制御されるモータであれば特に限定されるものではない。また、モータＭは、動力源として電気を使用する電動式モータである場合に限られるものではなく、例えば、油圧式モータ、エア式モータ、蒸気式モータ等の他の動力源を使用したモータであってもよい。ただし、説明の便宜上、以下ではモータＭが電動式モータである場合について説明する。

エンコーダ１００は、磁気式エンコーダの一例であって、モータＭのシャフトＳＨ１とは逆側に配置され、当該シャフトＳＨ１に対応して回転するシャフトＳＨ２（シャフトＳＨ１と一体でも別体でもよい。）に連結される。そして、このエンコーダ１００は、シャフトＳＨ２の位置を検出することにより、回転力が出力されるシャフトＳＨ１（移動体の一例）の位置ｘ（回転角度θ、モータＭの位置ｘ等ともいう。）を検出し、その位置ｘを表す位置データを出力する。

エンコーダ１００は、モータＭの位置ｘに加えてか又は代えて、シャフトＳＨ１の速度ｖ（回転速度、角速度、モータＭの速度ｖ等ともいう。）及び加速度ａ（回転加速度、角加速度、モータＭの加速度ａ等ともいう。）の少なくとも一方を検出してもよい。この場合、モータＭの速度ｖ及び加速度ａは、例えば、位置ｘを時間で１又は２回微分したり後述する周期信号を所定間隔でカウントするなどの処理により検出することが可能である。説明の便宜上、以下ではエンコーダ１００が検出する物理量は位置ｘであるとして説明する。

エンコーダ１００の配置位置や連結方法は、本実施形態に示す例に特に限定されるものではない。例えば、エンコーダ１００は、シャフトＳＨ１に直接連結されるように配置されてもよく、また、減速機や回転方向変換機などの他の機構を介してシャフトＳＨ１等の移動体に連結されてもよい。また、シャフトＳＨ２は、モータＭに備えられずに、エンコーダ１００に備えられてもよく、モータＭ及びエンコーダ１００と別途独立した構成であってもよい。

制御装置ＣＴは、エンコーダ１００から出力される位置データを取得して、当該位置データに基づいて、モータＭの回転を制御する。従って、モータＭとして電動式モータが使用される本実施形態では、制御装置ＣＴは、位置データに基づいて、モータＭに印加する電流又は電圧等を制御することにより、モータＭの回転を制御する。更に、制御装置ＣＴは、上位制御装置（図示せず）から上位制御信号を取得して、当該上位制御信号に表された位置又は速度等がモータＭの回転軸２０１から出力されるように、モータＭを制御することも可能である。なお、モータＭが、油圧式、エア式、蒸気式などの他の動力源を使用する場合には、制御装置ＣＴは、それらの動力源の供給を制御することにより、モータＭの回転を制御することが可能である。

＜２．第１実施形態＞
次に、図２を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係るエンコーダの構成について説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係るエンコーダの構成について説明するための説明図である。

図２に示すように、エンコーダ１００は、大きく分けて、ディスク１１０と、基板１２０とを有する。

（ディスク１１０）
ディスク１１０は、シャフトＳＨ２に連結され、シャフトＳＨ２と同一の回転軸ＡＸで回転可能に形成される。このディスク１１０は、略円板状の形状を有することが望ましい。しかし、円板の上面（ｚ軸正の方向の面）が回転軸ＡＸと垂直になれば、シャフトＳＨ２の一端面をディスク１１０の代わりに使用することも可能である。なお、本実施形態の場合、ディスク１１０は、シャフトＳＨ２に対してボルト１１２を介して固定される。ただし、ディスク１１０のシャフトＳＨ２への固定方法も、上述のとおり特に限定されるものではない。

ディスク１１０の上面（表面）には、移動磁石１１１が配置される。この移動磁石１１１は、ディスク１１０の回転、つまり、シャフトＳＨ２の回転と共に回転する。

なお、説明の都合上、図２におけるｚ軸正の方向を「上」といい、ディスク１１０の上面という表現をしているが、本実施形態において「上」及び「下」や「表」及び「裏」等の表現は、説明の便宜上のものであり、「上」、「下」、「表」及び「裏」という概念に限定されるものではない。以下では、ｚ軸正及び負の方向をそれぞれ、便宜上「上」及び「下」と表現する。更に、ディスク１１０の基板１２０に対向する方向（ｚ軸正の方向）を「表」、その逆の方向（ｚ軸負の方向）を「裏」という。また、これとは逆に、基板１２０のディスク１１０に対向する方向（ｚ軸負の方向）を「表」、その逆の方向（ｚ軸正の方向）を「表」という。

（移動磁石１１１）
ここで、図３を参照しつつ、本実施形態に係る移動磁石１１１について説明する。図３は、本実施形態に係る移動磁石について説明するための説明図である。図３は、ディスク１１０の表面、つまり基板１２０と対向する方向の面をｚ軸正の方向から見た平面図を示している。

本実施形態において、移動磁石１１１は、後述する磁界センサ１２１に印加される磁界に影響を与える被検出体の一例であり、ディスク１１０の周において全周に亘ってリング状に配置される。

この移動磁石１１１は、ディスク１１０の半周（１８０°）で分割された２の移動磁石１１１ａ，１１１ｂを含む。そして、移動磁石１１１ａ，１１１ｂは、それぞれＮ極及びＳ極がディスク１１０と平行になるように配置される。この際、移動磁石１１１ａは、Ｎ極が外周側、Ｓ極が内周側に位置するように配置され、これとは逆に、移動磁石１１１ｂは、Ｎ極が内周側、Ｓ極が外周側に位置するように配置される。移動磁石１１１が配置されたディスク１１０上の半径（リングの中心における半径）をｒとすると、移動磁石１１１ａ，１１１ｂは、それぞれディスク１１０の径方向に向いた磁界（以下、移動磁界Ｈｍともいう。）を、半径ｒの位置において相互に逆向きに発生させる。

（基板１２０）
再び、図２を参照しつつ、基板１２０の構成について説明する。
基板１２０は、支柱１４０を介してモータＭに固定して配置される。従って、ディスク１１０及び移動磁石１１１は、モータＭの動作（シャフトＳＨ２の回転）に応じて基板１２０に対して相対的に移動する。

基板１２０の下面（表面。ｚ軸負の方向の面。）には、磁界センサ１２１が配置される。また、図２では省略しているが、基板１２０の下面（磁界センサ１２１と同一の面）には、バイアス磁石１２２が配置される。本実施形態に係るエンコーダ１００は、移動磁石１１１が相対移動する磁界センサ１２１及びバイアス磁石１２２により、ディスク１１０の回転を検出する。

本実施形態に係る基板１２０の回転軸ＡＸに対応した位置には、貫通孔１２５が形成される。この貫通孔１２５を介して、ディスク１１０を固定するボルト１１２にアクセスが可能である。また、本実施形態に係る基板１２０の下面及び上面（裏面。ｚ軸正の方向の面。）には、任意に回路１３１及び配線１３２等が配置される。なお、本実施形態に係るエンコーダ１００は、後述するヨーク１２３等を有することにより、このような回路１３１及び配線１３２の配置自由度を高めて設計を容易にすることを可能にしている。このように配置自由度が向上する点については詳しく後述する。

（磁界センサ１２１）
ここで図２、図４及び図５を参照しつつ、本実施形態に係る磁界センサ１２１等について説明する。図４は、本実施形態に係る磁界センサ等について説明するための説明図である。図５は、本実施形態に係る磁界センサが検出する磁界について説明するための説明図である。なお、図４では、説明の便宜上、基板１２０の表裏に任意に配置される回路１３１及び配線１３２は省略している。また、図５は、図２〜図４におけるＡ−Ａ線での断面図を概略的に示している。

磁界センサ１２１は、例えば、磁気抵抗効果素子、磁気インピーダンス素子などのように、バイアス磁界Ｈｂを印加することで、信号制度や信号特定を向上させたり選択することが可能な様々な磁界センサを使用可能である。なお、本実施形態では、磁界センサ１２１が１又は２以上の磁気抵抗効果素子を有するものとして説明する。

なお、磁界センサ１２１は、バイアス磁界Ｈｂが周方向に印加されて、径方向に交番する移動磁界Ｈｍを検出する。そのために、磁界センサ１２１は、バイアス磁界Ｈｂによるベクトルと移動磁界Ｈｍによるベクトルとの和の方向（移動磁界Ｈｍの絶対値が最大のときの和の方向が望ましい。）に感度が最大となるように構成される。磁気抵抗効果素子を使用する場合、このような磁界センサ１２１の例として、例えば、バイアス磁界Ｈｂ方向に感度を有する第１磁気抵抗効果素子と、移動磁界Ｈｍ方向に感度を有する第２磁気抵抗効果素子とが直列に接続されたブリッジ回路が挙げられる。このブリッジ回路では、第１磁気抵抗効果素子と第２磁気抵抗効果素子との連結部分から、検出信号が取得されることとなる。このような磁気抵抗効果素子によるブリッジを有する磁界センサ１２１は、バイアス磁界Ｈｂが印加されることにより、交番する移動磁界Ｈｍの変化に応じて、リニアに変化する検出信号を出力することが可能である。

磁界センサ１２１は、図２に示すように、被検出体の一例である移動磁石１１１に対向する位置に配置される。この際、本実施形態では、移動磁石１１１が発生する移動磁界Ｈｍ中に位置するように、磁気センサ１２１と移動磁石１１１との間のギャップが設定される。

本実施形態に係るエンコーダ１００は、図４に示すように、４つの磁界センサ１２１を有する。この４つの磁界センサ１２１を、本実施形態では磁界センサ１２１ａ〜１２１ｄという。磁界センサ１２１ａ〜１２１ｄは、半径ｒのリング状の移動磁石１１１に対向するように、半径ｒの位置に配置される。

磁界センサ１２１ａ〜１２１ｄは、相互に９０°離隔して配置される。図２に示した移動磁石１１１ａ，１１１ｂは、径方向に発生される移動磁界Ｈｍの向きが１８０°毎に反転する構成を有する。従って、対向する磁界センサ１２１ａと磁界センサ１２１ｃと、又は、磁界センサ１２１ｂと磁界センサ１２１ｄとは、径方向で相互に逆向き（外向き又は内向き）の移動磁界Ｈｍを検出することになり、その２の検出信号は、１８０°位相差がある信号となる。一方、周方向で９０°離隔して相隣接した磁界センサ同士による２の検出信号は、同様に９０°位相差がある信号となる。

そこで、例えば回路１５１等は、これらの磁界センサ１２１ａ〜１２１ｄが検出した検出信号を配線１５２等を介して取得して、モータＭの位置ｘを算出し、制御装置ＣＴに出力する。なお、この位置ｘの算出方向は、特に限定されるものではないが、例えば、磁界センサ１２１ａ〜１２１ｄからの検出信号の組み合わせ、つまり、４つの検出信号それぞれの相の順番（組み合わせ）による方向検出方法などが使用可能である。この際、回路１５１は、各検出信号を逓倍処理して位置ｘを算出することで検出精度を向上させることも可能である。

磁界センサ１２１（磁界センサ１２１ａ〜１２１ｄ）は、本実施形態では、移動磁石１１１が発生させる径方向の移動磁界Ｈｍの検出精度及び検出特性を向上させるために、ディスク１１０又は基板１２０の周方向のバイアス磁界Ｈｂが印加される。そのバイアス磁界Ｈｂを発生させるために、本実施形態では、１の磁界センサ１２１に対して２のバイアス磁石１２２Ｎ，１２２Ｓが、基板１２０に配置される。

（バイアス磁石１２２）
バイアス磁石１２２Ｎ，１２２Ｓ（以下両者を区別しない場合、単にバイアス磁石１２２ともいう。）は、図４に示すように、基板１２０の磁界センサ１２１と同一の面上において、その磁界センサ１２１と離隔して配置される。本実施形態では、図４に示すように、バイアス磁石１２１は、半径ｒからオフセットし、かつ、バイアス磁界Ｈｍと平行な方向
に磁界センサ１２１から離隔した位置に配置される。

より具体的には、図５に示すように、バイアス磁石１２２Ｎは、Ｎ極が基板１２０に面するように配置され、バイアス磁石１２２Ｓは、Ｓ極が基板１２０に面するように配置される。バイアス磁石１２２Ｎ，１２２Ｓが発生させたバイアス磁界Ｈｂを導いて磁界センサ１２１に印加するために、本実施形態に係るエンコーダ１００は、ヨーク１２３を有する。なお、バイアス磁石１２２Ｎに対応するヨーク１２３をヨーク１２３Ｎともいい、バイアス磁石１２２Ｓに対応するヨーク１２３をヨーク１２３Ｓともいい、両者を区別しない場合には、単にヨーク１２３という。

（ヨーク１２３）
ヨーク１２３は、例えば、磁性体又は軟磁性体の材質で形成され、対応するバイアス磁石１２２と磁界センサ１２１とに連結される。本実施形態に係るヨーク１２３は、図５に示すように、基板１２０に埋設される。

つまり、ヨーク１２３Ｎは、基板１２０に埋め込まれ、一端がバイアス磁石１２２Ｎの裏面（基板側の面）に当接され、他端が磁界センサ１２１の裏面（基板側の面）の一部（バイアス磁石１２２Ｎ側の一部）に当接される。一方、ヨーク１２３Ｓは、基板１２０に埋め込まれ、一端がバイアス磁石１２２Ｓの裏面（基板側の面）に当接され、他端が磁界センサ１２１の裏面（基板側の面）の一部（バイアス磁石１２２Ｓ側の一部）に当接される。この際、図４に破線でしますように、相互に対向する、ヨーク１２３Ｎの磁界センサ１２１裏面の端面と、ヨーク１２３Ｓの磁界センサ１２１裏面の端面とは、移動磁界Ｈｍと平行な面で、相互に離隔しかつ平行に形成される。

その結果、図５に示すように、ヨーク１２３Ｎとヨーク１２３Ｓとの間には、移動磁界Ｈｍと垂直で周方向（周の接線方向）のバイアス磁界Ｈｂが発生し、そのバイアス磁界Ｈｂが磁界センサ１２１に印加される。一方、図５に示すように、移動磁石１１１が発生する移動磁界Ｈｍは、モータＭの回転に伴なって移動磁石１１１が移動する結果、バイアス磁界Ｈｂと直交する方向における交番磁界となる。従って、磁界センサ１２１は、この交番磁界に応じた検出信号、換言すれば、モータＭの回転を表す検出信号を検出することが可能である。

なお、ヨーク１２３は、基板１２０に埋設され、磁界センサ１２１とバイアス磁石１２２との間で延伸されるが、本実施形態に係るヨーク１２３の表面は、絶縁層１２４により覆われる。つまり、本実施形態に係るヨーク１２３は、略コの字状の形状を有する。そして、略コの字状の第一部位が、バイアス磁石１２２の裏面から基板１２０の厚み方向に延長形成される。第１部位のバイアス磁石１２２と当接する端部と反対側の端部からは、基板１２０の内部において、第２部位が基板１２０の面と平行に磁界センサ１２３に向けて延長形成される。そして、第２部位の磁界センサ１２１側の端部から、第３部位が基板１２０の厚み方向に延長形成され、磁界センサ１２１の裏面に当接される。そして、第２部位の表面は、絶縁層１２４により覆われる。

なお、絶縁層１２４としては、基板１２０と同一の材質で形成されてもよい。この際、絶縁層１２４は、絶縁材料であり、かつ、非磁性体で形成されることが望ましい。

（本実施形態による効果の例）
以上、本発明の第１実施形態に係るエンコーダ１００について説明した。このエンコーダ１００によれば、ヨーク１２３によりバイアス磁界Ｈｂを導くので、バイアス磁石１２２を磁界センサ１２１と同一の面において、磁界センサ１２１と離隔した位置に配置することが可能である。図２に示すように、貫通孔などのように、磁界センサ１２１とバイアス磁石１２２とが基板１２０の裏面（ｚ軸正の方向の面）の配置スペースを占有することを防ぐことが可能であり、更に、基板１２０の表面においても、磁界センサ１２１近傍にその磁界センサ１２１用の配線１５２等を自由に配置することが可能である。従って、本実施形態に係るエンコーダ１００によれば、設計の自由度を高めることが可能である。なお、バイアス磁石１２２と磁界センサ１２１とを積層せずに済むため、エンコーダ１００自身の小型化も可能である。また、バイアス磁石１２２を半径ｒの位置からオフセットした任意の位置に配置可能であるため、磁界センサ１２１に比べて肉厚なバイアス磁石１２２を使用したとしても、そのバイアス磁石１２２と移動磁石１１１との機械的干渉を防ぐことが可能である。

また、本実施形態に係るエンコーダ１００によれば、ヨーク１２３は、絶縁層１２４に覆われる。従って、離隔して配置された磁界センサ１２１とバイアス磁石１２２との間にも、自由に回路１５１や配線１５２等を配置することが可能である。

＜３．第２実施形態＞
次に、図６を参照しつつ、本発明の第２実施形態に係るエンコーダが有するヨーク等について説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係るヨーク等について説明するための説明図である。

上記第１実施形態では、図４に示すように、バイアス磁石１２２は、移動磁界Ｈｍと直交するバイアス磁界Ｈｂの方向において、磁界センサ１２３と離隔して配置された。しかしながら、バイアス磁石１２２の配置位置は、この例に限定されるものではない。そこで、第２実施形態として、バイアス磁石１２２が他の位置に配置された場合の例について説明する。なお、バイアス磁石１２２の配置位置及びヨークの形状等以外の構成は、第１実施形態と同様であるため、ここでは第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

図６に示すように、本実施形態に係るバイアス磁石１２２は、基板１２０の磁界センサ１２１と同一の面において、任意の位置に配置される。これに対して、本実施形態に係るヨーク２２３（ヨーク２２３Ｎ，ヨーク２２３Ｓ）は、第１実施形態と同様に、対応するバイアス磁石１２２の裏面（基板側の面）に当接され、絶縁層１２４に覆われた状態で磁界センサ１２１に向けて延長形成され、磁界センサ１２１の裏面（基板側の面）の一部に当接する。ヨーク２２３Ｎ及びヨーク２２３Ｓは、ヨーク１２３Ｎ及びヨーク１２３Ｓと同様に、磁界センサ１２１の裏面において相離隔して対向する。本実施形態にかかるヨーク２２３Ｎ及びヨーク２２３Ｓの相互に対向する面は、第１実施形態と同様に、移動磁界Ｈｍと平行な面で、相互に離隔しかつ平行に形成される。その結果、たとえ、バイアス磁石１２２が任意の位置に配置されたとしても、第１実施形態と同様に、移動磁界Ｈｍと直交するバイアス磁界Ｈｂを磁界センサ１２１に印加することが可能である。

つまり、本実施形態に係るエンコーダによれば、第１実施形態に係るエンコーダ１００も同様ではあるが、ヨーク２２３は、磁界センサ１２１の裏面で対向する２のヨークの対向する端面が、移動磁界Ｈｍと平行な面で形成され、相互に平行に離隔している。このようにヨーク２２３が形成されることにより、磁界センサ１２１にバイアス磁界Ｈｂを印加するバイアス磁石１２２を任意の位置に配置することが可能であり、設計の自由度を鉤状させることが可能である。

なお、本実施形態に係るエンコーダによる他の構成及び効果等は、第１実施形態と同様であるため、ここでの詳しい説明は、省略する。

＜４．第３実施形態＞
続いて、図７を参照しつつ、本発明の第３実施形態に係るエンコーダが有するヨーク等について説明する。図７は、本発明の第３実施形態に係るヨーク等について説明するための説明図である。

上記第１実施形態〜第２実施形態では、ヨークは、基板１２０に埋設されたが、ヨークは、必ずしも埋設される必要はない。ヨークが埋設されない構成を、図７に例示して説明する。ただし、ヨークの配置位置と、それに伴い磁石の向き等以外は、第１実施形態及び第２実施形態と同様に構成可能であるため、ここでは、相違点を中心に説明する。

図７に示すように、発生する磁界の向きがｚ軸方向であったバイアス磁石１２２と異なり、本実施形態に係るバイアス磁石３２２（バイアス磁石３２２Ｎ，３２２Ｓ）は、磁界をｚ軸と垂直な方向（つまり磁界センサ１２１の方向）に向けて発生させる。そのために、Ｎ，Ｓ極が基板１２０と平行な面内に配置される。そして、バイアス磁石３２２と磁界センサ１２１との間の基板１２０上には、ヨーク３２２（ヨーク３２２Ｎ，３２２Ｓ）が配置され、バイアス磁石３２２と磁界センサ１２１とを連結する。その結果、図７に示すように、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、バイアス磁界Ｈｂが磁界センサ１２１に印加される。

このように、ヨークは、必ずしも基板１２０に埋め込まれる必要はないが、第１実施形態や第２実施形態のように基板１２０にヨークが埋め込まれて絶縁層１２４で覆われる場合、ヨークが延伸された箇所にも回路１５１や配線１５２等を自由に配置することが可能であり、設計の自由度を高めることが可能である。なお、本実施形態においても、ヨーク３２３を絶縁層１２４で覆い、基板１２０から突出したヨーク３２３上に絶縁層１２４越しに回路１５１や配線１５２等を配置することも可能である。しかし、第１実施形態及び第２実施形態のように、ヨークが基板１２０に埋め込まれる方が、ヨークによる段差等を考慮する必要がなく、設計の自由度を鉤状させることが可能であることはいうまでもない。

以上、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明した。しかしながら、本発明の技術的思想の範囲は、ここで説明した実施の形態に限定されないことは言うまでもない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想の範囲内において、様々な変更や修正などを行うことに想到できることは明らかである。従って、これらの変更や修正などの後の技術も、当然に本発明の技術的思想の範囲に属するものである。

例えば、上記実施形態では、ロータリ（回転型）エンコーダ等について例を挙げて説明した。しかし、本発明は、かかる例に限定されるものではない。例えば、本発明を、リニア（直線型）エンコーダ等に適用することももちろん可能である。この場合、移動磁石の動作範囲内に、複数の磁界センサが配置されることが望ましい。

また、上記実施形態では、磁界センサ１２１ａ〜１２１ｂを４つ備える場合について説明したが、本発明は、かかる例に限定されるものではない。例えば、磁界センサは、１以上配置されればよい。なお、ロータリエンコーダ及びリニアエンコーダ両者において、移動方向をも検出可能なように９０°位相差のある２の信号（Ａ相信号、Ｂ相信号）が検出可能なように、磁界センサは、２以上配置されることが望ましい。

また、上記実施形態では、１の磁界センサ１２１に対して２のバイアス磁石１２２Ｎ，１２２Ｓを有する場合について説明したが、本発明は、かかる例に限定されるものではない。例えば、１の磁界センサ１２１に対して、少なくとも１のバイアス磁石（バイアス磁石４２２ＳＮ）が配置され、該バイアス磁石４２２ＳＮと磁界センサ１２１とを連結する１又は２以上のヨーク（ヨーク４２３Ｎ，４２３Ｓ）が配置されればよい。

このように１の磁界センサ１２１に対して１のバイアス磁石４２２ＳＮを有する場合の構成例を図８に示す。図８に記載の例では、１の磁界センサ１２１の近傍には１のバイアス磁石４２２ＳＮが配置される。この際、バイアス磁石４２２ＳＮは、第２実施形態と同様に、Ｎ，Ｓ極が基板１２０と平行な面内に配置される。ヨーク４２３Ｎ，４２３Ｓのそれぞれは、第１実施形態と同様に、バイアス磁石４２２ＳＮのＮ極側又はＳ極側から、磁界センサ１２１の裏面に、ディスク１２０に埋設された状態で延長形成される。更に、ヨーク４２３Ｎ，４２３Ｓそれぞれは、第２実施形態と同様に、磁界センサ１２１の裏面において移動磁界Ｈｍと平行な面で形成され、相互に平行に形成される。その結果、図８に記載の例では、１つのバイアス磁石４２２ＳＮのみで、１つの磁界センサ１２１に対して、必要なバイアス磁界Ｈｂを印加することが可能である。

また、上記実施形態では、ヨーク１２３Ｎ，１２３Ｓ等の形状は略四角柱状に形成される場合について説明したが、本発明は、かかる例に限定されるものではない。例えば、ヨークは、バイアス磁石と磁界センサとを連結可能な形状であれば、三角柱や円柱その他様々な形状で形成可能である。

また、本実施形態では、移動磁石１１１がディスク１１０の全周に亘ってリング状に配置される場合を例に挙げて説明した。しかしながら、この移動磁石１１１の形状は、特に限定されるものではない。例えば、移動磁石１１１は、ディスク１１０の周において所定の角度ピッチ毎に配置されてもよく、また、ディスク１１０の中心にＮ極とＳ極がディスク１１０の面と平行に位置するように配置されてもよい。この場合においても、磁界センサ１２１は、移動磁石１１１の磁界中に配置されることになる。

また、本実施形態では、１回転内の絶対位置（アブソリュートポジション、１Ｘともいう。）を示すエンコーダ１００を例に挙げて説明しているため、移動磁石１１１は２の移動磁石１１１ａ，１１１ｂを有する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明は、かかる例に限定されるものではない。例えば，１回転内でｎ分割された位置（ｎＸともいう。）を検出するエンコーダ１００であれば、移動磁石１１１は、２×ｎ個に周方向で分割されていてもよい。

また、被検出体は、移動磁石１１１である必要はなく、磁界センサ１２１に印加される磁界の向き又は強度に影響を与えうる構成であれば、様々な構成が使用可能である。移動磁石１１１以外の被検出体の一例としては、例えば、移動体の移動に伴ないバイアス磁界中を通過する体積又は面積が変化する磁性体や非磁性体などが挙げられる。より具体的には、被検出体は、例えば磁性体材料で形成された歯車等であってもよい。

１００ エンコーダ
１１０ ディスク
１１１，１１１ａ，１１１ｂ 移動磁石
１１２ ボルト
１２０ 基板
１２１，１２１ａ，１２１ｂ 磁界センサ
１２２，１２２Ｎ，１２２Ｓ，３２２Ｎ，３２２Ｓ，４２２ＳＮ バイアス磁石
１２３，１２３Ｎ，１２３Ｓ，２２３Ｎ，２２３Ｓ ヨーク
３２３Ｎ，３２３Ｓ，４２３Ｎ，４２３Ｓ ヨーク
１２４ 絶縁層
１２５ 貫通孔
１３１ 回路
１３２ 配線
１４０ 支柱
ＡＸ 回転軸
ＳＨ１，ＳＨ２ シャフト
Ｍ モータ
ＳＭ サーボモータ
ＳＵ サーボユニット
ＣＴ 制御装置
Ｈｍ 移動磁界
Ｈｂ バイアス磁界

Claims (6)

1. 固定された基板に配置され、磁界を検出する磁界センサと、
   前記基板の前記磁界センサと同一面上に該磁界センサと離隔して配置され、前記磁界センサにバイアス磁界を印加するバイアス磁石と、
   前記磁界センサと前記バイアス磁石とに連結されて前記基板に配置され、前記バイアス磁界を前記磁界センサに導くヨークと、
   前記磁界センサに対して相対移動して、該磁界センサに印加される磁界に影響を与える被検出体と、
   を有する、磁気式エンコーダ。
2. 前記ヨークは、前記基板に埋設される、請求項１に記載の磁気式エンコーダ。
3. 前記ヨークが埋設された前記磁界センサと前記バイアス磁石との間において前記ヨークを覆うように配置された絶縁層を更に有する、請求項２に記載の磁気式エンコーダ。
4. ２の前記ヨークが、１の前記磁界センサに対して配置され、
   前記被検出体は、前記磁界センサに磁界を印加する移動磁石であり、
   前記２のヨークは、それぞれ前記基板に埋設された状態で前記バイアス磁石から前記１の磁界センサにおける前記基板側面まで延伸され、前記移動磁石が印加する磁界と平行な面で相互に平行に対向する、請求項２又は３に記載の磁気式エンコーダ。
5. モータと、
   前記モータの位置を検出する磁気式エンコーダと、
   を有し、
   前記磁気式エンコーダは、
   固定された基板に配置され、磁界を検出する磁界センサと、
   前記基板の前記磁界センサと同一面上に該磁界センサと離隔して配置され、前記磁界センサにバイアス磁界を印加するバイアス磁石と、
   前記磁界センサと前記バイアス磁石とに連結されて前記基板に配置され、前記バイアス磁界を前記磁界センサに導くヨークと、
   前記モータの動作に応じて前記磁界センサに対して相対移動して、該磁界センサに印加される磁界に影響を与える被検出体と、
   を有する、サーボモータ。
6. モータと、
   前記モータの位置を検出する磁気式エンコーダと、
   前記磁気式エンコーダが検出した位置データに基づいて、前記モータを動作させる制御装置と、
   を有し、
   前記磁気式エンコーダは、
   固定された基板に配置され、磁界を検出する磁界センサと、
   前記基板の前記磁界センサと同一面上に該磁界センサと離隔して配置され、前記磁界センサにバイアス磁界を印加するバイアス磁石と、
   前記磁界センサと前記バイアス磁石とに連結されて前記基板に配置され、前記バイアス磁界を前記磁界センサに導くヨークと、
   前記モータの動作に応じて前記磁界センサに対して相対移動して、該磁界センサに印加される磁界に影響を与える被検出体と、
   を有する、サーボユニット。

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