JP2015114209A5

JP2015114209A5 -

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Publication number: JP2015114209A5
Application number: JP2013256557A
Authority: JP
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2017-02-09

Description

（１）本発明の一形態によれば、第１部材に対して所定の移動方向に沿って移動する第２部材の位置を測定するエンコーダーが提供される。このエンコーダーは、前記第２部材に設けられ、前記移動方向と交差する方向に着磁されたＭ１極（Ｍ１は４以上の偶数である整数）の第１磁石体と；前記第２部材に設けられ、前記移動方向と交差する方向に着磁されたＭ２極（Ｍ２は２以上の偶数である整数）の第２磁石体と；前記移動方向と前記第１磁石体の着磁方向との両方向に平行な前記第１磁石体の表面から一定のギャップを介して前記第１部材上に配置された第１の２軸磁気センサー回路と；前記移動方向と前記第２磁石体の着磁方向との両方向に平行な前記第２磁石体の表面から一定のギャップを介して前記第１部材上に配置された第２の２軸磁気センサー回路と；前記第１の２軸磁気センサー回路と前記第２の２軸磁気センサー回路の出力信号を処理する位置信号生成部と；を備える。前記位置信号生成部は、前記第１の２軸磁気センサー回路の第１磁気角出力と、前記第２の２軸磁気センサー回路の第２磁気角出力とに応じて、前記第１部材に対する前記第２部材の位置を示す位置信号を生成する。
このエンコーダーによれば、２軸磁気センサー回路を用いているので、精度良く位置検出を行うことが可能である。また、位置信号生成部は、第１の２軸磁気センサー回路の第１磁気角出力と第２の２軸磁気センサー回路の第２磁気角出力とに応じて位置信号を生成するので、１つの２軸磁気センサー回路を用いる場合に比べて更に高精度に位置検出を行うことができる。

Claims

第１部材に対して所定の移動方向に沿って移動する第２部材の位置を測定するエンコーダーであって、
前記第２部材に設けられ、前記移動方向と交差する方向に着磁されたＭ１極（Ｍ１は４以上の偶数である整数）の第１磁石体と、
前記第２部材に設けられ、前記移動方向と交差する方向に着磁されたＭ２極（Ｍ２は２以上の偶数である整数）の第２磁石体と、
前記移動方向と前記第１磁石体の着磁方向との両方向に平行な前記第１磁石体の表面から一定のギャップを介して前記第１部材上に配置された第１の２軸磁気センサー回路と、
前記移動方向と前記第２磁石体の着磁方向との両方向に平行な前記第２磁石体の表面から一定のギャップを介して前記第１部材上に配置された第２の２軸磁気センサー回路と、
前記第１の２軸磁気センサー回路と前記第２の２軸磁気センサー回路の出力信号を処理する位置信号生成部と、
を備え、
前記位置信号生成部は、前記第１の２軸磁気センサー回路の第１磁気角出力と、前記第２の２軸磁気センサー回路の第２磁気角出力とに応じて、前記第１部材に対する前記第２部材の位置を示す位置信号を生成する、エンコーダー。
請求項１に記載のエンコーダーであって、
前記第１の２軸磁気センサー回路と前記第２の２軸磁気センサー回路のそれぞれは、互いに直交するＸ軸とＹ軸のうちの前記Ｘ軸に沿った磁場を測定するための複数個のＸ軸センサー素子と、前記Ｙ軸に沿った磁場を測定するための複数個のＹ軸センサ素子と、を含む、エンコーダー。
請求項１又は２に記載のエンコーダーであって、
前記整数Ｍ１，Ｍ２は、Ｍ１／２とＭ２／２が互いに素となる整数であり、
前記位置信号生成部は、前記第１の２軸磁気センサーの第１磁気角出力と前記第２の２軸磁気センサーの第２磁気角出力から前記位置信号を生成する、エンコーダー。
請求項３に記載のエンコーダーであって、
前記整数Ｍ１は、２^Ｑ＋１（Ｑは１以上の整数）に等しく、
前記整数Ｍ２は、２に等しく、
前記第１の２軸磁気センサー回路の第１磁気角出力は、前記第１部材に対する前記第２部材の相対位置を示すＮ１ビット（Ｎ１は２以上の整数）のデジタル信号であり、
前記第２の２軸磁気センサー回路の第２磁気角出力は、前記第１部材に対する前記第２部材の相対位置を示すＮ２ビット（Ｎ２は２以上の整数）のデジタル信号であり、
前記位置信号生成部は、前記第２磁気角出力の最上位Ｑビットを最上位に配置するとともに、前記第１磁気角出力のＮ１ビットを前記第２磁気角出力の前記最上位Ｑビットの下に配置した（Ｎ１＋Ｑ）ビットの信号を前記位置信号として生成する、エンコーダー。
請求項４に記載のエンコーダーであって、
前記位置信号生成部は、
前記第２部材の移動に応じて前記第１の２軸磁気センサー回路の前記第１磁気角出力と前記第２の２軸磁気センサー回路の前記第２磁気角出力とがともに増加する際に、前記第１磁気角出力が前記第１磁気角出力の最大値から最小値に戻るタイミングと、前記第２磁気角出力の前記最上位Ｑビットがインクリメントするタイミングとが一致するように、前記第１磁気角出力に応じて前記第２磁気角出力の前記最上位Ｑビットを補正し、
前記補正後の前記第２磁気角出力の前記最上位Ｑビットを用いて、前記（Ｎ１＋Ｑ）ビットの前記位置信号を生成する、
エンコーダー。
請求項１〜５のいずれか一項に記載のエンコーダーであって、
前記第２部材は、回転体であり、
前記第１磁石体を構成する個々の小磁石は、前記第１部材と前記第２部材の対向方向と垂直な着磁方向であって前記個々の小磁石の中心と前記回転体の回転軸とを結ぶ方向に平行な着磁方向に沿って平行着磁されている、エンコーダー。
請求項６に記載のエンコーダーであって、
前記第２部材は、前記第１磁石体の内周と外周の少なくとも一方に設けられた環状のヨーク部材を有し、
前記２軸磁気センサー回路は、前記第２部材の径方向に沿って測った磁束密度で０となる磁束中心部を外した位置に配置されている、エンコーダー。
請求項１〜７のいずれか一項に記載のエンコーダーであって、
前記第１磁石体は、複数の分割磁石体を円環状に並べることによって構成されており、
各分割磁石体は、直方体形状を有する小磁石と、前記小磁石の周囲の少なくとも一部を被覆することによって前記分割磁石体の全体の形状を等辺台形柱形状とする被覆部材と、を有する、エンコーダー。
電気機械装置であって、
駆動又は回生用の磁石体と、
駆動又は回生用の電磁コイルと、
請求項１〜８のいずれか一項に記載のエンコーダーと、
前記電気機械装置の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記駆動又は回生用の磁石体が、前記エンコーダーの前記第１磁石体として共用されている、
電気機械装置。
請求項９に記載の電気機械装置であって、
前記電気機械装置は、２相の電磁コイルを有する２相ＡＣブラシレスモーターであり、
前記制御部は、前記エンコーダーの前記第１の２軸磁気センサー回路から出力される正弦波信号及び余弦波信号から、前記２相の電磁コイルの駆動信号を生成する駆動信号生成部を有する、電気機械装置。
２相の電磁コイルを有する２相ＡＣブラシレスモーターとして動作可能な電気機械装置であって、
磁石体と、
２相の電磁コイルと、
請求項１〜８のいずれか一項に記載のエンコーダーと、
前記電気機械装置の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記エンコーダーの前記第１の２軸磁気センサー回路から出力される前る正弦波信号及び余弦波信号から、前記２相の電磁コイルの駆動信号を生成する駆動信号生成部を有する、電気機械装置。
ロボットであって、
駆動又は回生用の磁石体と、
駆動又は回生用の電磁コイルと、
請求項１〜８のいずれか一項に記載のエンコーダーと、
を備え、
前記駆動又は回生用の磁石体が、前記エンコーダーの前記磁石体として共用されている電気機械装置を有するロボット。
鉄道車両であって、
駆動又は回生用の磁石体と、
駆動又は回生用の電磁コイルと、
請求項１〜８のいずれか一項に記載のエンコーダーと、
を備え、
前記駆動又は回生用の磁石体が、前記エンコーダーの前記磁石体として共用されている電気機械装置を有する鉄道車両。