JP2018105894A - エンコーダ装置、駆動装置、ステージ装置、及びロボット装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンコーダ装置に電力を供給するバッテリーの交換の必要性を減らす、あるいは無くす。
【解決手段】エンコーダ装置（ＥＣ）は、移動部（ＳＦ）の位置情報を検出する検出部（７）と、移動部の移動に伴って検出部と相対位置が変化する磁石（３）と、を含む位置検出系と、移動部の移動に伴う磁界の変化により電力が発生する発電部（４）と、発電部から出力された電力を所定電圧の電力に調整し、位置検出系で消費される電力の少なくとも一部を供給する電力調整部（８）と、を含む電力供給系とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンコーダ装置、駆動装置、ステージ装置、及びロボット装置に関する。

回転数を含む回転情報を検出する多回転型のエンコーダ装置は、ロボット装置などの各種装置に搭載されている（例えば、下記の特許文献１参照）。ロボット装置の動作中において、エンコーダ装置は、例えばロボット装置の主電源から電力供給を受けて、回転数および角度位置を含む回転情報を検出する。

ところで、ロボット装置が所定の処理を終了すると、その主電源がオフにされることがある。この場合に、ロボット装置の主電源からエンコーダ装置への電力供給も停止される。ロボット装置には、主電源が次にオンに切り替えられた際に、つまり次回の動作を開始する際に、初期の姿勢などの情報が必要とされることがある。そのため、エンコーダ装置には、外部から電力が供給されない状態においても、回転数の情報を保持することが求められる。そこで、エンコーダ装置として、主電源からの電力供給が得られない状態において、バッテリーから供給される電力によって回転数を保持するものが用いられる。

特開平８−５００３４号公報

上述のようなエンコーダ装置は、バッテリー交換が必要になる場合がある。バッテリー交換は定期的なメンテナンス時などに行われ、バッテリーの寿命によってメンテナンスの頻度が高くなることがありえる。

本発明の態様に従えば、第１磁気センサ及び第２磁気センサを有し、移動部の回転軸の位置情報を検出する検出部と、回転軸の回転に基づき検出部と相対位置が変化する磁石と、第１感磁性部及び第２感磁性部を有し、移動部の回転による磁界の変化により生じるパルス状の電流に基づく電力が発生する発電部と、電力を所定電圧の電力に調整し、検出部で消費される電力の少なくとも一部を供給する電力調整部と、を備えるエンコーダ装置が提供される。また、本発明の態様に従えば、第１のセンサと第２のセンサとを有し、移動部の回転軸の位置情報を検出する検出部と、第１感磁性部及び第２感磁性部を有し、移動部の回転による磁界の変化により生じるパルス状の電流に基づく電力が発生する発電部と、電力を所定電圧の電力に調整し、検出部で消費される電力の少なくとも一部を供給する電力調整部と、第１のセンサから出力される出力信号を所定の閾値と比較して、回転軸の１回転内におけるハイレベルの信号とローレベルの信号とを出力するコンパレータと、を備え、第１感磁性部は、ハイレベルの信号が出力される期間においてパルス状の電流として第１の電流を出力し、第２感磁性部は、ローレベルの信号が出力される期間においてパルス状の電流として第２の電流を出力する、エンコーダ装置が提供される。また、本発明の態様に従えば、本発明の態様のエンコーダ装置と、移動部に動力を供給する動力供給部と、エンコーダ装置の検出部が検出した位置情報を使って動力供給部を制御する制御部と、を備える駆動装置が提供される。た、本発明の態様に従えば、移動物体と、移動物体を移動させる本発明の態様の駆動装置と、を備えるステージ装置が提供される。また、本発明の態様に従えば、本発明の態様の駆動装置を備えるロボット装置が提供される。本発明の第１の態様に従えば、移動部の位置情報を検出する検出部と、移動部の移動に伴って検出部と相対位置が変化する磁石と、を含む位置検出系と、移動部の移動に伴う磁界の変化により電力が発生する発電部と、発電部から出力された電力を所定電圧の電力に調整し、位置検出系で消費される電力の少なくとも一部を供給する電力調整部と、を含む電力供給系とを備えるエンコーダ装置が提供される。

本発明の第２の態様に従えば、第１の態様のエンコーダ装置と、移動部に動力を供給する動力供給部と、エンコーダ装置の検出部が検出した位置情報を使って動力供給部を制御する制御部と、を備える駆動装置が提供される。

本発明の第３の態様に従えば、移動物体と、移動物体を移動させる第２の態様の駆動装置と、を備えるステージ装置が提供される。

本発明の第４の態様に従えば、第２の態様の駆動装置と、駆動装置によって相対移動する第１アームおよび第２アームと、を備えるロボット装置が提供される。

第１実施形態に係るエンコーダ装置を示す図である。 第１実施形態に係る、（Ａ）は磁石および発電ユニットの配置図、（Ｂ）は磁界を示す図である。 第１実施形態に係る磁気式エンコーダ部の回路構成図である。 変形例に係る磁気式エンコーダ部の回路構成図である。 第２実施形態に係るエンコーダ装置を示す図である。 第２実施形態に係る発電ユニットの配置図である。 第２実施形態に係る磁気式エンコーダ部の回路構成図である。 第２実施形態に係る順回転時の磁気式エンコーダ部の動作を示すタイミングチャートである。 第２実施形態に係る逆回転時の磁気式エンコーダ部の動作を示すタイミングチャートである。 第３実施形態に係るエンコーダ装置を示す図である。 第３実施形態に係る、（Ａ）は磁気センサの配置図、（Ｂ）は磁気センサの回路構成図である。 第３実施形態に係る磁気式エンコーダ部の回路構成図である。 第３実施形態に係る順回転時の磁気式エンコーダ部の動作を示すタイミングチャートである。 第３実施形態に係る逆回転時の磁気式エンコーダ部の動作を示すタイミングチャートである。 第４実施形態に係るエンコーダ装置を示す図である。 第４実施形態に係る発電ユニットおよび磁気センサの配置図である。 第４実施形態に係る磁気式エンコーダ部の回路構成図である。 第４実施形態に係る磁気式エンコーダ部の動作を示すタイミングチャートである。 第５実施形態に係るエンコーダ装置を示す図である。 第６実施形態に係る、（Ａ）は、磁石、発電ユニット、及び磁気センサを示す斜視図、（Ｂ）は、磁石の形成する磁界を示す図、（Ｃ）は、磁気センサの回路構成図である。 第６実施形態に係る磁気式エンコーダ部の回路構成を示す図である。 第７実施形態に係る磁気式エンコーダ部の回路構成図である。 第７実施形態に係る順回転時の磁気式エンコーダ部の動作を示すタイミングチャートである。 第７実施形態に係る逆回転時の磁気式エンコーダ部の動作を示すタイミングチャートである。 変形例に係る磁気式エンコーダ部を示す図である。 第８実施形態に係る磁気式エンコーダ部の回路構成図である。 第８実施形態に係る順回転時の磁気式エンコーダ部の動作を示すタイミングチャートである。 第８実施形態に係る逆回転時の磁気式エンコーダ部の動作を示すタイミングチャートである。 第９実施形態に係るエンコーダ装置を示す図である。 変形例を示す図である。 本実施形態に係る駆動装置を示す図である。 本実施形態に係るステージ装置を示す図である。 本実施形態に係るロボット装置を示す図である。

［第１実施形態］
第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣを示す図である。このエンコーダ装置ＥＣは、モータＭ（動力供給部）の回転軸ＳＦ（移動部）の回転情報（位置情報）を検出する。回転軸ＳＦは、例えばモータＭのシャフト（回転子）であるが、モータＭのシャフトに変速機などの動力伝達部を介して接続されるとともに負荷に接続される作用軸（出力軸）であってもよい。エンコーダ装置ＥＣが検出した回転情報は、モータ制御部ＭＣに供給される。モータ制御部ＭＣは、エンコーダ装置ＥＣから供給された回転情報を使って、モータＭの回転を制御する。モータ制御部ＭＣは、回転軸ＳＦの回転を制御する。

エンコーダ装置ＥＣは、いわゆる多回転アブソリュートエンコーダであり、回転軸ＳＦの回転数および角度位置を含む回転情報を検出する。エンコーダ装置ＥＣは、回転軸ＳＦの回転数を検出する磁気式エンコーダ部１、及び回転軸ＳＦの角度位置を検出する光学式エンコーダ部２を備える。

磁気式エンコーダ部１は、磁石３、発電ユニット４、及び信号処理部５を備える。磁石３は、回転軸ＳＦに固定された円板６に設けられる。円板６は回転軸ＳＦとともに回転するため、磁石３は回転軸ＳＦの回転に伴って（回転軸ＳＦに同伴して）回転する。発電ユニット４は、磁石３の回転に伴う磁界の変化によって電力を発生する。信号処理部５は、検出部７、電力調整部８、及び記憶部９を備える。検出部７は、発電ユニット４から出力される電力の変化により、回転軸ＳＦの回転情報を検出する。検出部７は、回転情報として回転軸ＳＦの回転数を検出する。電力調整部８は、発電ユニット４から出力された電力を所定電圧の電力に調整する。記憶部９は、電力調整部８から出力される電力を使って、検出部７の検出結果を記憶する。磁気式エンコーダ部１の構成については、後に図２、図３などを参照しつつ詳しく説明する。

光学式エンコーダ部２は、パターンニングを行うことにより、回転軸ＳＦの１回転以内の角度位置を検出する角度検出部である。光学式エンコーダ部２は、磁気式エンコーダ部１の検出対象と同じ回転軸ＳＦの回転情報を検出する。光学式エンコーダ部２は、発光素子１１、スケールＳ、受光センサ１２、及び信号処理部１３を備える。

スケールＳは、回転軸ＳＦに固定された円板１４に設けられている。スケールＳは、インクリメンタルスケール及びアブソリュートスケールを含む。図１の円板１４は円板６と別に描かれているが、円板６と同じ部材であってもよいし、円板６と一体化された部材であってもよい。例えば、スケールＳは、円板６において磁石３と反対側の面に設けられていてもよい。スケールＳは、磁石３の内側と外側の少なくとも一方に設けられていてもよい。

発光素子１１は、スケールＳに光を照射する。受光センサ１２は、発光素子１１から射出されスケールＳを経由した光を検出する。図１において、光学式エンコーダ部２は透過型であり、受光センサ１２は、スケールＳを透過した光を検出する。光学式エンコーダ部２は反射型であってもよい。受光センサ１２は、検出結果を示す信号を信号処理部１３へ供給する。信号処理部１３は、受光センサ１２から供給された信号を処理する。

信号処理部１３は、検出部１５、合成部１６、及び外部通信部１７を含む。検出部１５は、受光センサ１２の検出結果を使って、回転軸ＳＦの角度位置を検出する。例えば、検出部１５は、アブソリュートスケールからの光を検出した結果を使って第１分解能の角度位置を検出する。また、検出部１５は、インクリメンタルスケールからの光を検出した結果を使って、第１分解能の角度位置に内挿演算を行うことにより、第１分解能よりも高い第２分解能の角度位置を検出する。

合成部１６は、検出部１５が検出した第２分解能の角度位置を取得する。また、合成部１６は、磁気式エンコーダ部１の記憶部９から回転軸ＳＦの回転数を取得する。合成部１６は、検出部１５からの角度位置、及び磁気式エンコーダ部１からの回転数を合成し、回転情報を算出する。例えば、検出部１５の検出結果がθ［ｒａｄ］であり、磁気式エンコーダ部１の検出結果がｎ回転である場合に、合成部１６は、回転情報として（２π×ｎ＋θ）を算出する。このような１回転以上の回転を表現可能な回転情報は、多回転情報と呼ばれることがある。

合成部１６は、多回転情報を外部通信部１７に供給する。外部通信部１７は、有線または無線によって、モータ制御部ＭＣの通信部ＭＣ１と通信可能に接続されている。外部通信部１７は、デジタル形式の多回転情報を、モータ制御部ＭＣの通信部ＭＣ１に供給する。モータ制御部ＭＣは、光学式エンコーダ部２の外部通信部１７からの多回転情報を適宜復号する。モータ制御部ＭＣは、多回転情報を使ってモータＭへ供給される電力（駆動電力）を制御することにより、モータＭの回転を制御する。

次に、磁気式エンコーダ部１について、より詳しく説明する。図２（Ａ）は、磁石３および発電ユニット４を示す斜視図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）における磁石３の形成する磁界を示す図である。

磁石３は、回転によって回転軸ＳＦに対する放射方向（径方向）における磁界の向きおよび強さが変化するように構成される。磁石３は、回転軸ＳＦと同軸の円環状の部材である。磁石３の主面（表面および裏面）は、それぞれ、回転軸ＳＦとほぼ垂直である。図２（Ｂ）に示すように、磁石３は、４極に着磁した永久磁石である。磁石３は、その内周側と外周側のそれぞれにおいて周方向にＮ極とＳ極が並んでおり、内周側と外周側とで位相が１８０°ずれている。磁石３において、内周側におけるＮ極とＳ極との境界は、外周側におけるＮ極とＳ極との境界と、周方向の位置（角度位置）がほぼ一致している。

ここでは説明の便宜上、回転軸ＳＦの先端側（図１のモータＭと反対側）から見た場合の、反時計回りの回転を順回転、時計回りの回転を逆回転という。また、順回転の角度を正の値で表し、逆回転の角度を負の値で表す。なお、回転軸ＳＦの基端側（図１のモータＭ側）から見た場合の、反時計回りの回転を順回転、時計回りの回転を逆回転と定義してもよい。

ここで、磁石３に固定した座標系おいて、周方向におけるＮ極とＳ極との１つの境界の角度位置を位置３ａで表し、位置３ａから９０°回転した角度位置を位置３ｂで表す。また、位置３ｂから９０°回転した角度位置を位置３ｃで表し、位置３ｃから９０°回転した位置を位置３ｄで表す。位置３ｃは、周方向におけるＮ極とＳ極とのもう一つの境界の角度位置である。図２（Ｂ）には、各位置における磁界（磁力線）の径方向の向きを矢印で示し、この矢印の太さで磁界の強さを示した。

位置３ａから反時計回りに１８０°の第１区間において、磁石３の外周側にＮ極が配置されており、磁石３の内周側にＳ極が配置されている。この第１区間において、磁界の径方向の向きは、概ね磁石３の外周側から内周側へ向かう向きである。第１区間において、磁界の強さは、位置３ｂにおいて最大となり、位置３ａの近傍および位置３ｃの近傍で最小となる。

位置３ｃから反時計回りに１８０°の第２区間において、磁石３の内周側にＮ極が配置されており、磁石３の外周側にＳ極が配置されている。この第２区間において、磁界の径方向の向きは、磁石３の内周側から外周側へ向かう向きである。第２区間において、磁界の強さは、位置３ｄにおいて最大となり、位置３ａの近傍および位置３ｃの近傍で最小となる。

このように、磁石３が形成する磁界の径方向の向きは、位置３ａにおいて反転し、位置３ｃにおいて反転する。磁石３は、磁石３の外部に固定された座標系に対し、磁石３の回転に伴って径方向の磁界の向きが反転する交流磁界を形成する。発電ユニット４は、磁石３の主面の法線方向から見て磁石３と重なる位置に配置されている。

図２（Ａ）に示すように、発電ユニット４は、感磁性部２０および発電部２１を備える。発電ユニット４は、磁石３と非接触に設けられている。感磁性部２０および発電部２１は、磁石３の外部と固定されており、磁石３の回転に伴って磁石３上の各位置との相対位置が変化する。例えば、図２（Ｂ）では、発電ユニット４の近傍に位置３ｄが配置されており、この状態から磁石３が順方向（反時計回り）に１回転すると、発電ユニット４の近傍を位置３ｃ、位置３ｂ、位置３ａがこの順に通過して、発電ユニット４の近傍に位置３ｄが再度配置される。

感磁性部２０は、ウィーガントワイヤなどの感磁性ワイヤである。感磁性部２０には、磁石３の回転に伴う磁界の変化によって大バルクハウゼンジャンプ（ウィーガンド効果）が生じる。感磁性部２０は、円柱状の部材であり、その軸方向が磁石３の径方向に設定されている。感磁性部２０は、その軸方向に交流磁界が印加され磁界が反転する際に、軸方向の一端から他端に向かう磁壁が発生する。

発電部２１は、感磁性部２０に巻き付けられて配置される高密度コイルなどである。発電部２１には、感磁性部２０における磁壁の発生に伴って電磁誘導が生じ、誘導電流が流れる。図２（Ｂ）に示した磁石３の位置３ａまたは位置３ｃが発電ユニット４の近傍を通過する際に、発電部２１にパルス状の電流が発生する。

発電部２１に発生する電流の向きは、磁界の反転前後の向きに応じて変化する。例えば、磁石３の外側を向く磁界から内側を向く磁界へ反転時に発生する電流の向きは、磁石３の内側を向く磁界から外側を向く磁界へ反転時に発生する電流の向きの反対になる。

ここで、図２（Ｂ）の位置３ａが発電ユニット４の近傍を通過する際の磁界の向きの変化に着目する。反時計回りに回転する磁石３の位置３ａが発電ユニット４の近傍を通過する際に、感磁性部２０における磁界は、磁石３の外側から内側への向きから、磁石３の内側から外側への向きへ反転する。また、時計回りに回転する磁石３の位置３ａが発電ユニット４の近傍を通過する際に、感磁性部２０における磁界は、磁石３の内側から外側への向きから、磁石３の外側から内側への向きへ反転する。そのため、順方向に回転する磁石３の位置３ａが発電ユニット４の近傍を通過する際に発電部２１に発生する電流の向きは、逆方向に回転する磁石３の位置３ａが発電ユニット４の近傍を通過する際に発電部２１に発生する電流の向きと逆向きになる。

このように、発電部２１には、感磁性部２０における磁界の変化によって電力が発生する。この電力は、磁気式エンコーダ部１で消費される電力の少なくとも一部に利用される。発電部２１に発生する電力（誘導電流）は、例えば高密度コイルの巻き数により設定できる。また、磁気式エンコーダ部１で消費される電力のうち、発電ユニット４でまかなう発電量となるように高密度コイルの巻き数を設定することができる。

図２（Ａ）の感磁性部２０および発電部２１は、ケース２２に収納されている。ケース２２には端子２３ａおよび端子２３ｂが設けられている。発電部２１の高密度コイルは、その一端が端子２３ａと電気的に接続され、その他端が端子２３ｂと電気的に接続されている。発電部２１で発生した電力は、端子２３ａおよび端子２３ｂを介して、発電ユニット４の外部へ取り出し可能である。

図３は、磁気式エンコーダ部１の回路構成を示す図である。本実施形態に係る磁気式エンコーダ部１は、回転軸ＳＦの回転数を検出し、検出した回転数を記憶する検出系と、検出系で消費される電力の少なくとも一部を供給する（まかなう）電力供給系とを含む。ここでは、まず検出系を説明し、次いで電力供給系を説明する。

本実施形態において、エンコーダ装置ＥＣにおける回転数の検出系は、検出部７および記憶部９を含む。図３に示すように、検出部７は、電流検出器２５、電流検出器２６、及び計数器２７を含む。

電流検出器２５の入力端子２５ａは、発電ユニット４の端子２３ａに接続されている。電流検出器２５は、発電部２１から流れる電流Ｉ１を検出する。電流Ｉ１は、発電ユニット４を端子２３ｂから端子２３ａへ向かって流れる電流に相当する。電流検出器２５の出力端子２５ｂは、計数器２７の第１入力端子２７ａに接続されている。電流検出器２５は、入力端子２５ａから入力される電流が閾値以上である場合に、出力端子２５ｂから電圧を出力する。例えば、電流検出器２５は、パルス状の電流を検出した場合に、電流に応じた電圧（信号）を、計数器２７の第１入力端子２７ａに供給する。

電流検出器２６の入力端子２６ａは、発電ユニット４の端子２３ｂに接続されている。電流検出器２６は、発電部２１から、電流Ｉ１と逆向きに流れる電流Ｉ２を検出する。電流Ｉ２は、発電ユニット４を端子２３ａから端子２３ｂへ向かって流れる電流に相当する。電流検出器２６の出力端子２６ｂは、計数器２７の第２入力端子２７ｂに接続されている。電流検出器２６は、入力端子２６ａから入力される電流が閾値以上である場合に、出力端子２６ｂから電圧を出力する。例えば、電流検出器２６は、パルス状の電流を検出した場合に、電流に応じた電圧（信号）を、計数器２７の第２入力端子２７ｂに供給する。

計数器２７は、例えばＣＭＯＳ論理回路などを含み、第１入力端子２７ａを介して供給される電圧、及び第２入力端子２７ｂを介して供給される電圧を制御信号として、計数処理を行う。例えば、計数器２７は、電流検出器２５から電圧が出力された場合にカウンタ値を増加し、電流検出器２６から電圧が出力された場合にカウンタ値を減少する。計数器２７は、電流検出器２５がパルス状の電流を検出した回数と、電流検出器２６がパルス状の電流を検出した回数とを計数する。

このような検出部７は、回転軸ＳＦに同伴して回転する磁石３の回転数に応じたカウンタ値を取得可能である。検出部７は、発電部２１から出力されるパルス状の電力を検出信号として利用し、回転軸ＳＦの回転数を検出する。記憶部９は、計数器２７が検出した回転数に関する情報を記憶する。記憶部９は、例えば不揮発性メモリ２８を含み、電力が供給されている間に書き込まれた情報を、電力が供給されない状態においても保持できる。

本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣは、回転数の検出系で消費される電力の少なくとも一部を発電によりまかなう。そのため、検出系の消費電力をまかなうためのバッテリーを省略すること、あるいはバッテリーを長寿命化することができる。その結果、例えば、メンテナンスの低頻度化や低コスト化を実現可能である。本実施形態においてバッテリーは有ってもなくてもよい。本実施形態においてバッテリーがある場合、常時バッテリーへの給電を省略することができ、バッテリーを長寿命化することができる。その結果、バッテリー交換の頻度を減らすことができる。本実施形態においてバッテリーが無い場合、バッテリー線や外部バッテリーを省略することができ、小型化、低コスト化を実現可能である。以下、エンコーダ装置ＥＣの電力供給系について説明する。

エンコーダ装置ＥＣの電力供給系は、発電ユニット４および電力調整部８を含む。電力調整部８は、整流スタック３０、昇圧器３１、及びレギュレータ３２を含む。整流スタック３０は、発電部２１から流れる電流を整流する整流器である。昇圧器３１は、整流スタック３０から出力される電力の電圧を昇圧する。レギュレータ３２は、整流スタック３０から昇圧器３１を介して出力される電圧を所定電圧に調整する。

整流スタック３０の第１入力端子３０ａは、電流検出器２５と接続されている。整流スタック３０と電流検出器２５とを接続する信号線は、電流検出器２５と計数器２７とを接続する信号線と別系統で設けられている。整流スタック３０の第２入力端子３０ｂは、電流検出器２６と接続されている。整流スタック３０と電流検出器２６とを接続する信号線は、電流検出器２６と計数器２７とを接続する信号線と別系統で設けられている。整流スタック３０の接地端子３０ｇは、シグナルグランドＳＧと同電位が供給される接地線ＧＬに接続されている。整流スタック３０の出力端子３０ｃは、昇圧器３１の入力端子３１ａに接続されている。

整流スタック３０の第１入力端子３０ａには、発電部２１からの電流Ｉ１が電流検出器２５を介して供給される。整流スタック３０の第２入力端子３０ｂには、発電部２１からの電流Ｉ２が電流検出器２６を介して供給される。整流スタック３０は、これら電流出力を基に全波整流を行う。整流スタック３０は、整流により調整された電力を、出力端子３０ｃを介して昇圧器３１に供給する。

昇圧器３１は、例えば昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータを含む。昇圧器３１の接地端子３１ｇは、接地線ＧＬに接続されている。昇圧器３１の出力端子３１ｂは、レギュレータ３２の入力端子３２ａと接続されている。昇圧器３１は、整流スタック３０によって全波整流された第１直流電圧を、第１直流電圧よりも高い第２直流電圧に変換する。第１直流電圧の基準電位および第２直流電圧の基準電位は、接地線ＧＬおよび接地端子３１ｇを介して供給されるシグナルグランドＳＧの電位と同電位である。昇圧器３１は、第２直流電圧として、計数器２７の計数処理に必要とされる電圧、及び記憶部９の書き込み処理に必要とされる電圧のいずれよりも高い電圧を生成する。例えば、第２直流電圧は、計数器２７がＣＭＯＳなどで構成される場合にＣＭＯＳのＦＥＴのスイッチング動作が正しく行われる電圧よりも高い電圧に設定される。

レギュレータ３２は、例えば、低損失の３端子レギュレータを含む。レギュレータ３２の接地端子３２ｇは、接地線ＧＬに接続されている。レギュレータ３２の出力端子３２ｂは、電源線ＰＬに接続されている。レギュレータ３２の入力端子３２ａには、昇圧器３１で生成された第２直流電圧が供給される。レギュレータ３２は、昇圧器３１で生成された第２直流電圧を基に、ニプル（脈動）の少ない所定電圧を生成する。この所定電圧の基準電位は、接地線ＧＬおよび接地端子３２ｇを介して供給されるシグナルグランドＳＧの電位と同電位である。所定電圧は、計数器２７がＣＭＯＳなどで構成される場合に例えば３Ｖである。記憶部９の不揮発性メモリ２８の動作電圧は、例えば、所定電圧と同じ電圧に設定される。電力調整部８は、少なくとも検出部７が回転数を検出してから記憶部９が回転数を書き込むまでの期間において、電源線ＰＬの電位を接地線ＧＬの電位に対して所定電圧にする。なお、ここで所定電圧とは、電力供給に必要な電圧であり、一定の電圧値のことだけでなく、段階的に変化する電圧であってもよい。

計数器２７の電源端子２７ｐは、電源線ＰＬに接続されている。計数器２７の接地端子２７ｇは、接地線ＧＬに接続されている。発電部２１から電流Ｉ１が流れると、電力調整部８が電源線ＰＬに所定電圧を供給し、電源端子２７ｐを介して計数器２７に所定電圧が供給される。また、計数器２７に所定電圧の電力が供給されるのとほぼ同時、あるいはその後に計数器２７の第１入力端子２７ａに電流検出器２５から検出信号が供給される。計数器２７は、電源端子２７ｐおよび接地端子２７ｇを介して供給される電力を使って、計数処理を行う。回転数の検出系には、電流検出器２５から計数器２７に検出信号が供給される時点で、電力調整部８から計数器２７に電力が供給されているように、適宜、遅延要素が設けられる。このようにして、計数器２７は回転数を検出し、検出した回転数を、電力調整部８からの電力供給が継続している間に記憶部９に出力する。なお、磁気式エンコーダ部１は、発電部２１から電流Ｉ２が流れた場合についても同様に動作する。

記憶部９の不揮発性メモリ２８の電源端子２８ｐは、電源線ＰＬに接続されている。不揮発性メモリ２８の接地端子２８ｇは、接地線ＧＬに接続されている。発電部２１から電流Ｉ１が流れると、電力調整部８が電源線ＰＬに所定電圧を供給し、電源端子２８ｐを介して記憶部９に所定電圧が供給される。また、記憶部９に所定電圧が供給されるのとほぼ同時、あるいはその後に記憶部９に計数器２７から回転数の情報が供給される。記憶部９は、電源端子２８ｐおよび接地端子２８ｇを介して供給される電力を使って、回転数の情報の書き込みを行う。回転数の検出系には、計数器２７から記憶部９に回転数の情報が供給される時点で、電力調整部８から記憶部９に電力が供給されているように、適宜、遅延要素が設けられる。このようにして、記憶部９は、電力調整部８からの電力供給が継続している間に回転数の情報を書き込む。

このように、本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣの磁気式エンコーダ部１は、発電部２１が電流を出力してから短時間のうちに、いわばダイナミック駆動（間欠駆動）する。回転数の検出および書き込みの終了後は、回転数の検出系への電源供給は絶たれるが、計数値は、不揮発性メモリ２８に格納されているので保持される。このようなシーケンスは、外部からの電力供給が絶たれた状態においても、磁石３上の所定位置が発電ユニット４の近傍を通過するたびに繰り返される。また、記憶部９に記憶されている回転数の情報は、次にモータＭが起動される際にモータ制御部ＭＣなどに読み出され、回転軸ＳＦの初期位置などの算出に利用される。

以上のような構成のエンコーダ装置ＥＣは、回転数の検出系で消費される電力の少なくとも一部を発電によりまかなう。そのため、エンコーダ装置ＥＣは、回転数の検出系の消費電力をまかなうためのバッテリーを省略すること、あるいは長寿命化することができる。結果として、エンコーダ装置ＥＣは、バッテリー交換の必要性をなくすこと、あるいは減らすことができる。

ところで、ウィーガントワイヤ等の感磁性ワイヤを利用すると、磁石３の回転が極めて低速であっても、発電ユニット４からパルス電流出力が得られる。そのため、例えばモータＭへ電力供給がなされていない状態などにおいて、回転軸ＳＦ（磁石３）の回転が極めて低速な場合にも、発電ユニット４の出力を検知信号として利用できる。

また、本実施形態において、電力調整部８は、計数器２７および記憶部９の動作電圧よりも高い第２直流電圧を昇圧器によって生成し、第２直流電圧を基に所定電圧を生成する。そのため、計数器２７および記憶部９が動作する上で十分な動作マージンを得られ、計数器２７の動作不良が回避されるとともに、記憶部９の動作不良が回避される。

次に、変形例について説明する。本変形例において、上記の実施形態と対応関係にある要素については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。

図４は、本変形例に係る磁気式エンコーダ部１の回路構成を示す図である。この磁気式エンコーダ部１は、検出部７は、フォトカプラ３５およびフォトカプラ３６を含む。フォトカプラ３５およびフォトカプラ３６は、それぞれ、その内部に発光素子と受光素子とを有する。

フォトカプラ３５発光素子のアノード３５ａは、発電ユニット４の端子２３ａに接続されている。フォトカプラ３５の発光素子のカソード３５ｃは、発電ユニット４の端子２３ｂに接続されている。フォトカプラ３５の受光素子の接地端子３５ｇは、接地線ＧＬに接続されている。フォトカプラ３５の受光素子の電源端子３５ｐは、電源線ＰＬに接続されている。フォトカプラ３５の受光素子の出力端子３５ｂは、計数器２７の第１入力端子２７ａに接続されている。

発電部２１から順方向の電流Ｉ１が出力されると、フォトカプラ３５の発光素子に電流が流れ、この発光素子から発せられた光によって受光素子の電源端子３５ｇと出力端子３５ｂとが、抵抗などを介して通電する。そのため、フォトカプラ３５の出力端子３５ｂから、電源線ＰＬの電圧に応じた電圧が出力される。フォトカプラ３５の出力端子３５ｂから出力される電圧は、電源線ＰＬの電圧未満の予め設定された値をとる。発電部２１から逆方向の電流Ｉ２が出力される場合には、フォトカプラ３５の発光素子に電流が流れないため、フォトカプラ３５の出力端子３５ｂの電位は、接地端子３５ｇの電位と同電位になる。このように、フォトカプラ３５は、順方向に流れる電流Ｉ１による電力を二値化する検出部である。

フォトカプラ３６は、フォトカプラ３５と同様の構成であるが、発光素子のアノードおよびカソードの接続関係がフォトカプラ３５と異なる。フォトカプラ３６の発光素子は、アノード３６ａが発電ユニット４の端子２３ｂに接続され、カソード３６ｃが端子２３ａに接続されている。フォトカプラ３６の受光素子は、接地端子３６ｇが接地線ＧＬに接続され、電源端子３６ｐが電源線ＰＬに接続されている。フォトカプラ３６の受光素子の出力端子３６ｂは、計数器２７の第２入力端子２７ｂに接続されている。

発電部２１から逆方向の電流Ｉ２が出力されると、フォトカプラ３６の発光素子に電流が流れ、この発光素子から発せられた光によって受光素子の電源端子３６ｇと出力端子２６ｂとが、抵抗などを介して通電する。そのため、フォトカプラ３６の出力端子３６ｂから、電源線ＰＬの電圧に応じた電圧が出力される。発電部２１から順方向の電流Ｉ１が出力される場合には、フォトカプラ３６の発光素子に電流が流れないため、フォトカプラ３６の出力端子３６ｂの電位は、接地端子３６ｇの電位と同電位になる。このように、フォトカプラ３６は、逆方向に流れる電流Ｉ２による電力を二値化する検出部である。

本変形例において、磁石３の所定位置が発電ユニット４の近傍を通過すると、発電部２１から電流が出力され、回転数の検出系を駆動するための電力供給がなされる。また、フォトカプラ３５の出力端子３５ｂまたはフォトカプラ３６の出力端子３６ｂからは、計数器２７による計数の有効、無効を判定するカウンタの制御信号として、予め設定された電圧が出力される。この電圧は、各フォトカプラにおいて発光素子と受光素子とが電気的にアイソレーションされていることから、発電部２１から出力される電流と独立に制御可能である。そのため、各フォトカプラの出力端子から出力される電圧（信号）のレベルを、計数器２７の動作電圧に合わることが容易になる。

ところで、発電部２１から出力される電流のレベルを制限するには、ダイオードクリッパ等の過電圧防御回路を用いてもよいが、図４のようにフォトカプラを使用するとエネルギーの損失をおさえることができる。よって、回転数の検出系で消費される電力を、発電ユニット４の発電によってまかないやすくなる。

なお、図４において、整流スタック３０とレギュレータ３２との間には、コンデンサ３７が設けられている。コンデンサ３７の第１電極３７ａは、整流スタック３０の出力端子３０ｂとレギュレータ３２の入力端子３２ａとを接続する信号線に接続されている。コンデンサ３７の第２電極３７ｂは、接地線ＧＬに接続されている。このコンデンサ３７は、いわゆる平滑コンデンサであり、脈動を低減してレギュレータの負荷を低減する。コンデンサ３７の定数は、例えば、検出部７により回転数を検出して記憶部９に回転数を書き込むまでの期間に、電力調整部８から検出部７および記憶部９への電力供給が維持されるように設定される。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態において、上記の実施形態と対応関係にある要素については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。

図５は本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣを示す図である。このエンコーダ装置ＥＣは、発電ユニット４および発電ユニット４０を備える。発電ユニット４０は、図２などを参照して説明した発電ユニット４と同様の構成である。発電ユニット４０は、信号処理部５と電気的に接続されている。

図６は、発電ユニット４および発電ユニット４０の配置を示す平面図である。図６に示すように、発電ユニット４０は、回転軸ＳＦの周方向において発電ユニット４と異なる位置に配置されている。回転軸ＳＦの周方向において、発電ユニット４０の角度位置は、発電ユニット４の角度位置と位相差を持つように設定される。この位相差は、０°より大きく１８０°未満に設定される。発電ユニット４の角度位置と発電ユニット４０の角度位置との位相差は、例えば４５°以上１３５°以下に設定され、図６では約９０°に設定されている。

図７は、本実施形態に係る磁気式エンコーダ部１の回路構成図である。発電ユニット４は、感磁性部２０および発電部２１を備える。発電ユニット４０は、感磁性部４１および発電部４２を備える。発電部４２は、感磁性部４１における磁界の変化によって電力が発生する。

本実施形態において、電力調整部８は、整流スタック３０、整流スタック４３、コンデンサ３７、及びレギュレータ３２を備える。電力調整部８において、整流スタック４３以外の要素については図４と同様である。整流スタック４３の第１入力端子４３ａは、発電ユニット４０から順方向の電流が出力される端子４０ａと接続されている。整流スタック４３の第２入力端子４３ｂは、発電ユニット４０から逆方向に電流が出力される端子４０ｂと接続されている。整流スタック４３の接地端子４３ｇは、接地線ＧＬに接続されている。整流スタック４３の出力端子４３ｃは、整流スタック３０とレギュレータ３２とを接続する信号線に接続されている。整流スタック４３は、発電ユニット４０からの電流出力を基に全波整流を行う。整流スタック４３は、整流により調整された電力を、出力端子４３ｃを介してレギュレータ３２に供給する。

図７においてレギュレータ３２は、整流スタック３０からの出力を基に所定電圧を生成し、整流スタック４３からの出力を基に所定電圧を生成する。レギュレータ３２は、整流スタック３０からの給電系統と整流スタック４３からの給電系統とで共用される。

なお、整流スタック３０からの出力を基に所定電圧を生成するレギュレータ３２と、整流スタック４３からの出力を基に所定電圧を生成する他のレギュレータとが設けられていてもよい。また、図７において、発電ユニット４からの電流を整流する整流スタック３０と、発電ユニット４０からの電流を整流する整流スタック４３とが別に設けられているが、１つの整流スタックによって、発電ユニット４からの電流を整流し、発電ユニット４０からの電流を整流してもよい。

本実施形態において、エンコーダ装置ＥＣにおける回転数の検出系は、検出部７および記憶部９を含む。また、検出部７は、検出部４５、検出部４６、及び計数器２７を含む。検出部４５は、発電部２１から流れる電流を検出する。検出部４６は、発電部４２から流れる電流を検出する。計数器２７は、検出部４５が電流を検出した回数と、検出部４６が電流を検出した回数とを計数する。

検出部４５は、電流電圧変換器４８およびアナログコンパレータ４９を含む。電流電圧変換器４８は、発電部２１から流れる電流を電圧に変換する変換器である。アナログコンパレータ４９は、電流電圧変換器４８から出力される電圧を所定電圧と比較する比較器である。

電流電圧変換器４８の負極４８ａは、発電ユニット４の端子２３ａに接続されている。電流電圧変換器４８の正極４８ｂは、発電ユニット４の端子２３ｂに接続されている。電流電圧変換器４８の出力端子４８ｃは、アナログコンパレータ４９の入力端子４９ａに接続されている。

アナログコンパレータ４９の電源端子４９ｐは、電源線ＰＬに接続されている。アナログコンパレータ４９の接地端子４９ｇは、接地線ＧＬに接続されている。アナログコンパレータ４９の出力端子４９ｃは、計数器２７の第１入力端子２７ａに接続されている。アナログコンパレータ４９は、例えば、電流電圧変換器４８の出力電圧を、所定電圧に対して定められた閾値（例えば、所定電圧の半分の電圧）と比較する。アナログコンパレータ４９は、電流電圧変換器４８の出力電圧が閾値以上である場合に出力端子４８ｃからＨレベル（ハイレベル）の信号を出力し、電流電圧変換器４８の出力電圧が閾値未満である場合に出力端子４８ｃからＬレベル（ローレベル）の信号を出力する。

検出部４６は、検出部４５と同様の構成である。検出部４６は、電流電圧変換器５０およびアナログコンパレータ５１を含む。電流電圧変換器５０は、発電部４２から流れる電流を電圧に変換する変換器である。アナログコンパレータ５１は、電流電圧変換器５０から出力される電圧を所定電圧と比較する比較器である。

電流電圧変換器５０は、その負極５０ａが発電ユニット４０の端子４０ａに接続され、その正極５０ｂが発電ユニット４０の端子４０ｂに接続されている。電流電圧変換器５０の出力端子５０ｃは、アナログコンパレータ５１の入力端子５１ａに接続されている。

アナログコンパレータ５１は、その電源端子５１ｐが電源線ＰＬに接続され、その接地端子５１ｇが接地線ＧＬに接続されている。アナログコンパレータ５１の出力端子５１ｃは、計数器２７の第２入力端子２７ｂに接続されている。アナログコンパレータ５１は、電流電圧変換器５０の出力電圧を、所定電圧に対して定められた閾値と比較する。アナログコンパレータ５１は、電流電圧変換器５０の出力電圧が閾値以上である場合に出力端子５０ｃからＨレベルの信号を出力し、閾値未満である場合に出力端子５０ｃからＬレベルの信号を出力する。

このように、検出部４５は発電部２１から出力される電力を二値化し、検出部４６は発電部４２から出力される電力を二値化する。計数器２７は、検出部４５から出力されたＨレベルの信号、及び検出部４６から出力されたＨレベルの信号を制御信号に使って、回転軸ＳＦの回転数を計数する。計数器２７は、計数した結果を記憶部９に供給する。記憶部９は、計数器２７から供給された回転数の情報を記憶する。

図８は、回転軸ＳＦが反時計回りに回転（順回転）するときの磁気式エンコーダ部１の動作を示すタイミングチャートである。図９は、回転軸ＳＦが反時計回りに回転（逆回転）するときの磁気式エンコーダ部１の動作を示すタイミングチャートである。

図８および図９の「角度位置」は、磁石３の位置３ｄ（図６参照）上に発電ユニット４が配置される磁石３の角度位置を０°とし、反時計回りを正とした磁石３の角度位置を示す。図８および図９の「配置」は、各角度位置における磁石３、発電ユニット４、及び発電ユニット４０の位置関係を示す。なお、角度位置が０°の場合の各要素の配置は、図６に示した配置に相当する。磁石３において、ハッチングが付された部分は図６のＮ極に相当し、ハッチが付されていない部分はＳ極に相当する。

図８および図９の「磁界」において、実線は発電ユニット４の位置での磁界を示し、破線は発電ユニット４０の位置での磁界を示す。「磁界」において、磁石３の外側から内側に向かう磁界を正（＋）とし、磁石３の内側から外側に向かう磁界を負（−）とした。

図８および図９の「発電ユニット１」は発電ユニット４の出力を示し、「発電ユニット２」は発電ユニット４０の出力を示す。「発電ユニット１」および「発電ユニット２」において、各発電ユニットから１方向に流れる電流の出力を正（＋）とし、その逆方向に流れる電流の出力を負（−）とした。図８および図９の「レギュレータ」は、レギュレータ３２の出力を示し、Ｈレベルを「Ｈ」で表し、Ｌレベルを「Ｌ」で表した。

図８および図９の「コンパレータ１」はアナログコンパレータ４９の出力を示し、「コンパレータ２」はアナログコンパレータ５１の出力を示す。各コンパレータの出力において、「ＲＩＳＥ」は発電ユニットの出力が順方向の電流であることを示すＲＩＳＥ信号である。各コンパレータの出力において、「ＦＡＬＬ」は、発電ユニットの出力が逆方向の電流であることを示すＦＡＬＬ信号である。「ＲＩＳＥ」および「ＦＡＬＬ」において、Ｈレベルを「Ｈ」で表し、Ｌレベルを「Ｌ」で表した。

図８および図９の「記憶部」において、「ステータス」は、記憶部９がセット状態にあるのか、リセット状態にあるのかを示す。「ステータス」において、セット状態にあることを「Ｈ」で表し、リセット状態にあることを「Ｌ」で表した。図８および図９の「記憶部」において、「書込動作」は、記憶部９が書き込み動作中であるか否かを示す。「書込動作」において、書き込み動作中にあることを「Ｈ」で表し、書き込み動作中でないことを「Ｌ」で表した。図８および図９の「カウンタ」は、記憶部９に記憶されている回転数を示す。

まず、図８を参照しつつ、回転軸ＳＦが反時計回りに回転する際の磁気式エンコーダ部１の動作を説明する。発電ユニット４は、角度位置９０°において、逆方向に流れる電流パルス（「発電ユニット１」の負）を出力する。また、発電ユニット４は、角度位置２７０°において、順方向に流れる電流パルス（「発電ユニット１」の正）を出力する。

発電ユニット４０は、磁石３の周方向において、発電ユニット４と９０°ずれた位置に配置されている。そのため、発電ユニット４０が感じる磁界は、発電ユニット４が感じる磁界よりも位相が９０°ずれる。発電ユニット４０は、角度位置１８０°において、逆方向に流れる電流パルス（「発電ユニット２」の負）を出力する。また、発電ユニット４０は、角度位置０°において、順方向に流れる電流パルス（「発電ユニット２」の正）を出力する。

角度位置９０°および角度位置２７０°のそれぞれにおいて、発電ユニット４から電流パルスが出力されると、レギュレータ３２は、所定電圧の電力を出力する。また、角度位置０°および角度位置１８０°のそれぞれにおいて、発電ユニット４０から電流パルスが出力されると、レギュレータ３２は、所定電圧の電力を出力する。なお、各電流パルスは、例えば、電圧が２０Ｖ程度の電力に相当し、電流が流れる時間は数マイクロ秒程度である。レギュレータ３２は、各電流パルスによる電力の電圧を所定電圧（例えば３Ｖ）に落とすことで、電力供給の持続時間を長くする。また、レギュレータ３２の出力がＨレベルである期間は、各電流パルスの立ち上がりから立下りまでの期間よりも長い。

アナログコンパレータ４９（「コンパレータ１」）の出力において、ＲＩＳＥ信号は、電力供給を受けていない状態でＬレベルに維持されており、角度位置２７０°での発電ユニット４の出力を受けてＨレベルになる。ＦＡＬＬ信号は、電力供給を受けていない状態でＬレベルに維持されており、角度位置９０°での発電ユニット４の出力を受けてＨレベルになる。図７に示した計数器２７は、アナログコンパレータ４９からのＲＩＳＥ信号がＬレベルであり、かつＦＡＬＬ信号がＨレベルであることを検出した場合に、カウンタ値（回転数）をアップ（＋１）することを示すアップ信号を記憶部９に出力する。

アナログコンパレータ５１（「コンパレータ２」）の出力において、ＲＩＳＥ信号は、電力供給を受けていない状態でＬレベルに維持されており、角度位置０°での発電ユニット４０の出力を受けてＨレベルになる。ＦＡＬＬ信号は、電力供給を受けていない状態でＬレベルに維持されており、角度位置１８０°での発電ユニット４０の出力を受けてＨレベルになる。

記憶部９は、アナログコンパレータ５１からＲＩＳＥ信号のＨレベルが出力された際に、セット状態に設定される。記憶部９は、セット状態にある場合に計数器２７からのアップ信号を受けると、記憶している回転数を１増加した値に更新する。例えば、計数器２７は、カウントアップ動作において、記憶部９に記憶されている回転数を読み出し、この回転数を１増加させた回転数をアップ信号として記憶部９に出力する。記憶部９は、アナログコンパレータ５１からＦＡＬＬ信号のＨレベルが出力された際にリセット状態に設定される。

磁気式エンコーダ部１は、上述のような動作を、回転軸ＳＦの回転に伴って発電ユニット４または発電ユニット４０から電力が出力されるたびに実行する。図８には、回転軸ＳＦが２回転する間の磁気式エンコーダ部１の動作が示されており、磁気式エンコーダ部１は、図８の最初の回転と次の回転とで同様の動作を行う。例えば、ｎ回転目の角度位置０°において記憶部９に記憶されている回転数はｎであり、角度位置９０°において、計数器２７はアップ信号を記憶部９に供給し、記憶部９は記憶しているカウンタ値をｎ＋１に更新する。次の回転においても同様に、角度位置９０°において、計数器２７はアップ信号を記憶部９に供給し、記憶部９は記憶しているカウンタ値をｎ＋２に更新する。

次に、図９を参照しつつ、回転軸ＳＦが時計回りに回転する際の磁気式エンコーダ部１の動作を説明する。発電ユニット４は、角度位置０°から時計回りに９０°回転した角度位置２７０°において、逆方向に流れる電流パルス（「発電ユニット１」の負）を出力する。また、発電ユニット４は、角度位置０°から時計回りに２７０°回転した角度位置９０°において、順方向に流れる電流パルス（「発電ユニット１」の正）を出力する。

発電ユニット４０は、角度位置０°において、逆方向に流れる電流パルス（「発電ユニット２」の負）を出力する。また、発電ユニット４０は、角度位置１８０°において、順方向に流れる電流パルス（「発電ユニット２」の正）を出力する。

角度位置９０°および角度位置２７０°のそれぞれにおいて、発電ユニット４から電流パルスが出力されると、レギュレータ３２は、所定電圧の電力を出力する。また、角度位置０°および角度位置１８０°のそれぞれにおいて、発電ユニット４０から電流パルスが出力されると、レギュレータ３２は、所定電圧の電力を出力する。

アナログコンパレータ４９の出力において、ＲＩＳＥ信号は、電力供給を受けていない状態でＬレベルに維持されており、角度位置９０°で発電ユニット４の出力を受けてＨレベルになる。ＦＡＬＬ信号は、電力供給を受けていない状態でＬレベルに維持されており、角度位置２７０°で発電ユニット４の出力を受けてＨレベルになる。図７に示した計数器２７は、アナログコンパレータ４９からのＲＩＳＥ信号がＨレベルであり、かつＦＡＬＬ信号がＬレベルであることを検出した場合に、カウンタ値（回転数）をダウン（−１）することを示すダウン信号を記憶部９に出力する。

アナログコンパレータ５１の出力において、ＲＩＳＥ信号は、電力供給を受けていない状態でＬレベルに維持されており、角度位置０°で発電ユニット４０の出力を受けてＨレベルになる。ＦＡＬＬ信号は、電力供給を受けていない状態でＬレベルに維持されており、角度位置１８０°で発電ユニット４０の出力を受けてＨレベルになる。記憶部９は、アナログコンパレータ５１からＲＩＳＥ信号のＨレベルが出力された際に、セット状態に設定される。記憶部９は、セット状態にある場合に計数器２７からのダウン信号を受けると、記憶している回転数を１減少した値に更新する。例えば、計数器２７は、カウントダウン動作において、記憶部９に記憶されている回転数を読み出し、この回転数を１減少させた回転数をアップ信号として記憶部９に出力する。記憶部９は、アナログコンパレータ５１からＦＡＬＬ信号のＨレベルが出力された際にリセット状態に設定される。

磁気式エンコーダ部１は、上述のような動作を、回転軸ＳＦの回転に伴って発電ユニット４または発電ユニット４０から電力が出力されるたびに実行する。図９には、回転軸ＳＦが２回転する間の磁気式エンコーダ部１の動作が示されており、磁気式エンコーダ部１は、図８の最初の回転と次の回転とで同様の動作を行う。例えば、ｎ＋２回転目の角度位置０°において記憶部９に記憶されている回転数はｎ＋２であり、−２７０°回転した角度位置９０°において、計数器２７はダウン信号を記憶部９に供給し、記憶部９は記憶しているカウンタ値をｎ＋１に更新する。次の回転においても同様に、角度位置９０°において、計数器２７はダウン信号を記憶部９に供給し、記憶部９は記憶しているカウンタ値をｎに更新する。

上述のような本実施形態に係る磁気式エンコーダ部１は、発電部２１または発電部４２から出力があったときに一連の動作を行う。また、磁気式エンコーダ部１は、発電部２１および発電部４２のいずれかからも出力がない期間に動作電流がゼロとなる状態を維持する。このように、磁気式エンコーダ部１は、磁石３の所定の位置が発電ユニット４または発電ユニット４０の近傍を通過したことに応じてダイナミック駆動する。そのため、磁気式エンコーダ部１は、検出系で消費される電力をまかなうためのバッテリーを省くことや長寿命化できる。

ところで、記憶部９は、アナログコンパレータ５１からのＲＩＳＥ信号によってセット状態となり、ＦＡＬＬ信号によってリセット状態になる。つまり、記憶部９は、磁石３の角度位置が０°から１８０°の区間にある場合に、書き込み可能な状態になる。アナログコンパレータ５１を含む検出部４６は、発電部４２からの電流を検出した結果を、磁石３の角度位置が０°から１８０°の区間にあるか否かを判定することに利用している。このように、本実施形態に係る磁気式エンコーダ部１は、磁石３の角度位置がいずれの区間にあるかを検出しながら、磁石３の回転数を検出できる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。本実施形態において、上記の実施形態と対応関係にある要素については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。

図１０は本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣを示す図である。このエンコーダ装置ＥＣは、発電ユニット４および磁気センサ５５を備える。磁気センサ５５は、信号処理部５と電気的に接続されている。磁気センサ５５は、発電ユニット４が発生する電力を使って、磁石３の回転に伴う磁界の変化を検出する。

図１１（Ａ）は、磁気センサ５５の配置を示す平面図である。磁気センサ５５は、磁石３の周方向において発電ユニット４と異なる位置に配置されている。回転軸ＳＦの周方向において、磁気センサ５５の角度位置は、発電ユニット４の角度位置と位相差を持つように設定される。この位相差は、０°より大きく１８０°未満に設定される。発電ユニット４の角度位置と磁気センサ５５の角度位置との位相差は、例えば４５°以上１３５°以下に設定され、図１１（Ａ）では約９０°に設定されている。

図１１（Ｂ）は磁気センサ５５の回路構成図である。磁気センサ５５は、磁気抵抗素子５６と、磁気抵抗素子５６に一定の強さの磁界を与えるバイアス磁石（図示せず）と、磁気抵抗素子５６からの波形を整形する波形整形回路（図示せず）とを備える。磁気抵抗素子５６は、エレメント５６ａ、エレメント５６ｂ、エレメント５６ｃ、及びエレメント５６ｄを直列に結線したフルブリッジ形状である。エレメント５６ａとエレメント５６ｃとの間の信号線は、電源端子５５ｐに接続されている。エレメント５６ｂとエレメント５６ｄとの間の信号線は、接地端子５５ｇに接続されている。エレメント５６ａとエレメント５６ｂとの間の信号線は、第１出力端子５５ａに接続されている。エレメント５６ｃとエレメント５６ｄとの間の信号線は、第２出力端子５５ｂに接続されている。

図１２は、本実施形態に係る磁気式エンコーダ部１の回路構成図である。エンコーダ装置ＥＣにおける回転数の検出系は、検出部７および記憶部９を含む。また、磁気式エンコーダ部１は、検出部４５および検出部５７を備える。検出部４５は、第２実施形態で説明したように、発電部２１からの電流を検出することによって、磁石３の角度位置を検出する。検出部５７は、磁気センサ５５およびアナログコンパレータ５８を備える。検出部５７は、磁石３の回転に伴う磁界の変化を検出する。

磁気センサ５５の電源端子５５ｐは、電源線ＰＬに接続されている。磁気センサ５５の接地端子５５ｇは、接地線ＧＬに接続されている。磁気センサ５５の出力端子は、アナログコンパレータ５８に接続されている。本実施形態において、磁気センサ５５の出力端子は、図１１（ｂ）に示した第２出力端子５５ｂの電位と基準電位との差に相当する電圧を出力する。アナログコンパレータ５８は、磁気センサ５５の出力電圧が閾値以上である場合に出力端子からＨレベルの信号を出力し、閾値未満である場合に出力端子からＬレベルの信号を出力する。アナログコンパレータ５８の電源端子５８ｐは、電源線ＰＬに接続されている。アナログコンパレータ５８の接地端子５８ｇは、接地線ＧＬに接続されている。アナログコンパレータ５８の出力端子５８ｂは、計数器２７に接続されている。

図１３は、回転軸ＳＦが反時計回りに回転（順回転）するときの磁気式エンコーダ部１の動作を示すタイミングチャートである。図１４は、回転軸ＳＦが反時計回りに回転（逆回転）するときの磁気式エンコーダ部１の動作を示すタイミングチャートである。「角度位置」、「配置」、「カウンタ」については、図８と同様である。「磁界」において、磁石３が磁気エンコーダに与える磁界を破線で示した。「発電ユニット」、「レギュレータ」、「コンパレータ１」については、それぞれ、発電ユニット４の出力、レギュレータ３２の出力、アナログコンパレータ４９の出力を示す。

図１３において、「ＭＲセンサ上の磁界」には、磁石３が形成する磁界を長破線で示し、バイアス磁石が形成する磁界を短破線で示し、これらの合成磁界を実線で示した。「ＭＲセンサ」は、磁気センサを常時駆動したときの出力を示し、図１１（Ｂ）の第１出力端子５５ａからの出力を破線で表し、第２出力端子５５ｂからの出力を実線で表した。「コンパレータ２」は、アナログコンパレータ５８からの出力を示す。本実施形態において、磁気センサ５５は、いわゆるダイナミック駆動（間欠駆動）であり、発電ユニット４から電力が出力される期間に駆動され、発電ユニット４から電力が出力されない期間に駆動されない。図１３には、磁気センサ５５が常時駆動された場合のアナログコンパレータ５８の出力を「常時駆動」に示し、磁気センサ５５が間欠駆動された場合のアナログコンパレータ５８の出力を「間欠駆動」に示した。

まず、図１３を参照しつつ、回転軸ＳＦが反時計回りに回転する際の磁気式エンコーダ部１の動作を説明する。発電ユニット４は、角度位置９０°において、逆方向に流れる電流パルス（「発電ユニット」の負）を出力する。また、発電ユニット４は、角度位置２７０°において、順方向に流れる電流パルス（「発電ユニット」の正）を出力する。角度位置９０°および角度位置２７０°において発電ユニット４から電流パルスが出力されると、レギュレータ３２は、所定電圧の電力を出力する。

「ＭＲセンサ上の磁界」において、バイアス磁界（短破線）の向きは、磁石３の角度位置によらず一定であり、磁石３の中心から位置３ｄ（図１１（Ａ）参照）へ向かう向きである。

磁石３が形成する磁界（長破線）の向きは、角度位置０°より大きく角度位置１８０°より小さい範囲において、バイアス磁界から反時計回りに９０°回った向きである。合成磁界の向き（実線）は、角度位置０°より大きく角度位置１８０°より小さい範囲において、バイアス磁界から反時計回りに°０°より大きく９０°より小さい角度だけ回った向きである。

「磁石３が形成する磁界（長破線）の向きは、角度位置１８０°より大きく角度位置３６０°（次の回転の０°）より小さい範囲において、バイアス磁界から時計回りに９０°回った向きである。合成磁界の向き（実線）は、角度位置１８０°より大きく角度位置３６０°より小さい範囲において、バイアス磁界から時計回りに°０°より大きく９０°より小さい角度だけ回った向きである。

磁気センサ５５の第１出力端子５５ａからの出力（破線）は、角度位置０°から角度位置１８０の範囲において、負のサイン波状である。磁気センサ５５の第２出力端子５５ｂからの出力（実線）は、角度位置０°から角度位置１８０の範囲において、正のサイン波状である。常時駆動のアナログコンパレータ５８の出力は、磁気センサ５５の第２出力端子５５ｂの出力が負である状態でＬレベルに保持されており、角度位置０°から角度位置１８０°の範囲においてＨレベルになる。実際には、磁気センサ５５およびアナログコンパレータ５８は、発電ユニット４から電力が出力される期間に選択的に駆動されるので、間欠駆動のアナログコンパレータ５８の出力は、電力供給を受けていない状態でＬレベルに保持されており、角度位置０°から角度位置１８０°の範囲において、発電ユニット４から電力が出力される期間にＨレベルになる。

図１２に示した計数器２７は、アナログコンパレータ４９からのＲＩＳＥ信号がＬレベル、かつＦＡＬＬ信号がＨレベル、かつアナログコンパレータ５８の出力信号がＨレベルであることを検出した場合にカウンタを１増加させ、記憶部９は、記憶している回転数を１増加した値に更新する。

次に、図１４を参照しつつ、回転軸ＳＦが時計回りに回転する際の磁気式エンコーダ部１の動作を説明する。発電ユニット４は、角度位置０°から時計回りに９０°回転した角度位置２７０°において、逆方向に流れる電流パルス（「発電ユニット」の負）を出力する。また、発電ユニット４は、角度位置０°から時計回りに２７０°回転した角度位置９０°において、順方向に流れる電流パルス（「発電ユニット」の正）を出力する。角度位置９０°および角度位置２７０°のそれぞれにおいて、発電ユニット４から電流パルスが出力されると、レギュレータ３２は、所定電圧の電力を出力する。

アナログコンパレータ４９の出力において、ＲＩＳＥ信号は、電力供給を受けていない状態でＬレベルに維持されており、角度位置９０°で発電ユニット４の出力を受けてＨレベルになる。ＦＡＬＬ信号は、Ｌレベルに維持されており、角度位置２７０°で発電ユニット４の出力を受けてＨレベルになる。図１２に示した計数器２７は、アナログコンパレータ４９からのＲＩＳＥ信号がＨレベル、かつＦＡＬＬ信号がＬレベル、かつアナログコンパレータ５８からの出力信号がＨレベルであることを検出した場合に、カウンタを１減少させ、記憶部９は、記憶している回転数を１減少した値に更新する。

上述のような本実施形態に係る磁気式エンコーダ部１は、発電部２１から出力があったときに一連の動作を行う。また、磁気式エンコーダ部１は、発電部２１から出力がない期間に動作電流がゼロとなる状態を維持する。このように、磁気式エンコーダ部１は、磁石３の所定の位置が発電ユニット４の近傍を通過したことに応じてダイナミック駆動する。そのため、磁気式エンコーダ部１は、検出系で消費される電力をまかなうためのバッテリーを省くことや長寿命化できる。

本実施形態において、磁気センサ５５およびアナログコンパレータ５８を含む検出部５７の出力は、磁石３の角度位置が０°から１８０°の区間にある場合に、Ｈレベルになる。つまり、検出部５７は、磁気センサ５５の検出結果を、磁石３の角度位置が０°から１８０°の区間にあるか否かを判定することに利用している。このように、本実施形態に係る磁気式エンコーダ部１は、磁石３の角度位置がいずれの区間にあるかを検出しながら、磁石３の回転数を検出できる。

ところで、磁石３が磁気センサ５５に形成する磁界が強いほど、磁気センサ５５の出力が大きくなり、アナログコンパレータ５８からの出力が安定するので、磁気式エンコーダ部１のロバスト性が高くなる。ここで、磁気センサ５５は、発電ユニット４から電力が出力される期間に駆動されるので、この期間に磁石３が形成する磁界が強い位置に配置されるとよい。また、発電ユニット４は、磁石３の角度位置９０°または角度位置２７０°が発電ユニット４の近傍を通過する際に発電するので、磁気センサ５５は、磁石３の周方向における発電ユニット４との位相差が４５°以上１３５°以下であると出力を確保することが容易であり、約９０°であると出力が最大になる。

［第４実施形態］
次に、第４実施形態について説明する。本実施形態において、上記の実施形態と対応関係にある要素については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。

図１５は本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣを示す図である。このエンコーダ装置ＥＣは、発電ユニット４、発電ユニット４０、磁気センサ５５、及び磁気センサ６０を備える。発電ユニット４および発電ユニット４０、及び電力調整部８については、図５、図７などを参照して説明した第２実施形態と同様である。磁気センサ５５および磁気センサ６０は、それぞれ、信号処理部５と電気的に接続されている。磁気センサ５５および磁気センサ６０は、それぞれ、発電ユニット４および発電ユニット４０が発生する電力を使って、磁石３の回転に伴う磁界の変化を検出する。磁気センサ６０は、図１１（Ｂ）などを参照して説明した磁気センサ５５と同様の構成である。

図１６は、磁気センサ５５および磁気センサ６０の配置を示す平面図である。発電ユニット４０は、磁石３の周方向において発電ユニット４と９０°ずれて配置されている。磁気センサ５５は、磁石の周方向において発電ユニット４０との位相差が、例えば４５°以上１３５°以下の範囲に設定され、図１６では約４５°に設定されている。磁気センサ６０は、磁気センサ６０は、磁石の周方向において発電ユニット４０との位相差が、例えば４５°以上１３５°以下の範囲に設定され、図１６では約１３５°に設定されている。また、図１６において、磁気センサ６０は、磁気センサ５５と９０°ずれた角度位置に配置されており、発電ユニット４から反時計回りを正として−１３５°ずれた角度位置に配置されている。

図１７は、本実施形態に係る磁気式エンコーダ部１の回路構成図である。本実施形態において、磁気式エンコーダ部１は、発電部２１からの出力および発電部４２からの出力を検出信号として回転数を検出する第１検出系と、磁気センサ５５からの出力および磁気センサ６０からの出力を検出信号として回転数を検出する第２検出系とを備える。第１検出系については、第２実施形態と同様である。第２検出系は、磁気センサ５５、アナログコンパレータ５８、磁気センサ６０、アナログコンパレータ６１、計数器６２、及び記憶部６３を備える。

磁気センサ５５の電源端子５５ｐは、電源線ＰＬに接続されている。磁気センサ５５の接地端子５５ｇは、接地線ＧＬに接続されている。磁気センサ５５の出力端子は、アナログコンパレータ５８の入力端子５８ａに接続されている。アナログコンパレータ５８の電源端子５８ｐは、電源線ＰＬに接続されている。アナログコンパレータ５８の接地端子５８ｇは、接地線ＧＬに接続されている。アナログコンパレータ５８の出力端子５８ｂは、計数器６２の第１入力端子６２ａに接続されている。

磁気センサ６０の電源端子６０ｐは、電源線ＰＬに接続されている。磁気センサ６０の接地端子６０ｇは、接地線ＧＬに接続されている。磁気センサ６０の出力端子は、アナログコンパレータ６１の入力端子６１ａに接続されている。アナログコンパレータ６１の電源端子６１ｐは、電源線ＰＬに接続されている。アナログコンパレータ６１の接地端子６１ｇは、接地線ＧＬに接続されている。アナログコンパレータ６１の出力端子６１ｂは、計数器６２の第２入力端子６２ｂに接続されている。

計数器６２は、例えばＣＭＯＳ論理回路などを含み、第１入力端子６２ａを介して供給される電圧、及び第２入力端子６２ｂを介して供給される電圧を制御信号として、計数処理を行う。計数器６２の電源端子６２ｐは、電源線ＰＬに接続されている。計数器６２の接地端子６２ｇは、接地線ＧＬに接続されている。計数器６２は、電源端子６２ｐおよび接地端子６２ｑを介して供給される電力を使って、計数処理を行う。計数器６２は、計数処理の結果を記憶部６３に供給する。

記憶部６３は、不揮発性メモリ６４を含み、計数器６２の計数結果に関する情報を記憶する。記憶部６３は、磁気センサ５５の検出結果および磁気センサ６０の検出結果を使って計数される磁石３の回転数を記憶する。記憶部６３の電源端子６３ｐは、電源線ＰＬに接続されている。記憶部６３の接地端子６３ｇは、接地線ＧＬに接続されている。記憶部６３は、電源端子６３ｐおよび接地端子６３ｇを介して供給される電力を使って、不揮発性メモリ６４に情報を記憶する。

図１８は、磁気式エンコーダ部１の動作を示すタイミングチャートである。図１８において、「ＭＲセンサ１上の磁界」は、磁気センサ５５上に形成される磁界である。「ＭＲセンサ１上の磁界」には、磁石３が形成する磁界を長破線で示し、バイアス磁石が形成する磁界を短破線で示し、これらの合成磁界を実線で示した。「ＭＲセンサ１」は、磁気センサ５５を常時駆動したときの出力を示し、第１出力端子５５ａ（図１１（Ｂ）参照）からの出力を破線で表し、第２出力端子５５ｂからの出力を実線で表した。「コンパレータ３」は、アナログコンパレータ５８からの出力を示す。本実施形態において、磁気センサ５５は、いわゆるダイナミック駆動（間欠駆動）であり、発電ユニット４から電力が出力される期間に駆動され、発電ユニット４から電力が出力されない期間に駆動されない。図１８には、磁気センサ５５が常時駆動された場合のアナログコンパレータ５８の出力を「常時駆動」に示し、磁気センサ５５が間欠駆動された場合のアナログコンパレータ５８の出力を「間欠駆動」に示した。

図１８において、「ＭＲセンサ２上の磁界」は、磁気センサ６０上に形成される磁界である。「ＭＲセンサ２上の磁界」には、磁石３が形成する磁界を長破線で示し、バイアス磁石が形成する磁界を短破線で示し、これらの合成磁界を実線で示した。「ＭＲセンサ２」は、磁気センサ６０を常時駆動したときの出力を示し、第１出力端子からの出力を破線で表し、第２出力端子からの出力を実線で表した。「コンパレータ４」は、アナログコンパレータ６１からの出力を示す。図１８には、磁気センサ６０が常時駆動された場合のアナログコンパレータ６１の出力を「常時駆動」に示し、磁気センサ６０が間欠駆動された場合のアナログコンパレータ６１の出力を「間欠駆動」に示した。

本実施形態において、発電部２１からの電流出力および発電部４２からの電流出力を検出信号として回転数を検出する第１検出系は、第２実施形態と同様に動作する。ここでは、磁気センサ５５の出力および磁気センサ６０の出力を検出信号として回転数を検出する第２検出系の動作を中心に説明する。磁気センサ６０の出力と磁気センサ６０の出力と９０°の位相差を有しており、第２検出系は、この位相差を利用して回転数を検出する。

まず、回転軸ＳＦが反時計回りに回転する際の磁気式エンコーダ部１の動作を説明する。磁気センサ５５（「ＭＲセンサ１」）の出力は、角度位置０°から角度位置１８０°の範囲において、正のサイン波状である。この角度範囲において、発電ユニット４０は角度位置４５°において電力を出力し、発電ユニット４は角度位置１３５°において電力を出力する。磁気センサ５５およびアナログコンパレータ４９は、角度位置４５°と角度位置１３５°のそれぞれにおいて供給される電力により駆動される。アナログコンパレータ５８から出力される信号（以下、Ａ相信号という）は、電力供給を受けていない状態でＬレベルに維持されており、角度位置４５°と角度位置１３５°のそれぞれにおいてＨレベルになる。

また、磁気センサ６０（「ＭＲセンサ２」）の出力は、角度位置２７０°（−９０°）から角度位置９０°の範囲において、正のサイン波状である。この角度範囲において、発電ユニット４は角度位置３１５°（−４５°）において電力を出力し、発電ユニット４０は角度位置４５°において電力を出力する。磁気センサ６０およびアナログコンパレータ６１は、角度位置３１５°と角度位置４５°のそれぞれにおいて供給される電力により駆動される。アナログコンパレータ６１から出力される信号（以下、Ｂ相信号という）は、電力供給を受けていない状態でＬレベルに維持されており、角度位置３１５°と角度位置４５°のそれぞれにおいてＨレベルになる。Ｂ相信号は、Ａ相信号と位相が９０°ずれた信号である。

ここで、計数器６２に供給されるＡ相信号がＨレベル（Ｈ）であり、計数器６２に供給されるＢ相信号がＬレベルである場合に、これら信号レベルの組を（Ｈ，Ｌ）のように表す。図１８では、角度位置３１５°において信号レベルの組が（Ｌ，Ｈ）であり、角度位置４５°において信号レベルの組が（Ｈ，Ｈ）、角度位置１３５°において信号レベルの組が（Ｈ，Ｌ）である。

計数器６２は、Ａ相信号とＢ相信号の位相差を使って、回転方向を判別しつつ、回転数を計数する。例えば、計数器６２は、検出したＡ相信号とＢ相信号の一方または双方がＨレベルである場合に、記憶部６３に信号レベルの組を記憶させる。計数器６２は、次に検出したＡ相信号とＢ相信号の一方または双方がＨレベルである場合に、前回のレベルの組を記憶部６３から読み出し、前回のレベルの組と今回のレベルの組と比較して回転方向を判定する。

例えば、今回の信号レベルの組が（Ｈ，Ｌ）であって、前回の信号レベルが（Ｈ，Ｈ）である場合には、今回の検出において角度位置１３５°であり、前回の検出において角度位置４５°であるので、反時計回り（順回転）であることがわかる。また、今回の信号レベルの組が（Ｈ，Ｌ）であって、前回の信号レベルが（Ｌ，Ｈ）である場合には、今回の検出において角度位置１３５°であり、前回の検出において角度位置３１５°（−４５°）であるので、時計回り（逆回転）であることがわかる。

計数器６２は、今回のレベルの組が（Ｈ，Ｌ）であって、かつ前回のレベルの組が（Ｈ，Ｈ）である場合、カウンタをアップすることを示すアップ信号を記憶部６３に供給する。記憶部６３は、計数器６２からのアップ信号を検出した場合に、記憶している回転数を１増加した値に更新する。計数器６２は、今回のレベルの組が（Ｈ，Ｌ）であって、かつ前回のレベルの組が（Ｌ，Ｈ）である場合に、カウンタをダウンすることを示すダウン信号を記憶部６３に供給する。記憶部６３は、計数器６２からのダウン信号を検出した場合に、記憶している回転数を１減少した値に更新する。

上述のような本実施形態に係る磁気式エンコーダ部１は、発電部２１からの出力および発電部４２からの出力を検出信号とする第１検出系と、磁気センサ５５からの出力および磁気センサ６０からの出力を検出信号とする第２検出系とが、それぞれ、回転数を検出する。第２検出系の検出結果は、例えば、第１検出系の検出結果との照合により、異常の検出などに利用できる。エンコーダ装置ＥＣは、このような異常の検出を行う異常検出装置を備えていてもよいし、異常の検出結果を報知する報知装置を備えていてもよい。また、このような異常検出装置と報知装置の少なくとも一方は、エンコーダ装置ＥＣの外部の装置であってもよい。また、第１検出系の故障などにより記憶部９から回転数を読み出せない場合に、第２検出系が検出した回転数を、記憶部６３から読み出して、第１検出系の検出結果の代わりに利用することもできる。

［第５実施形態］
次に、第５実施形態について説明する。本実施形態において、上記の実施形態と対応関係にある要素については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。

図１９は、本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣを示す図である。上述の実施形態においてエンコーダ装置ＥＣの磁気式エンコーダ部１は、外部からの電力の供給を受けずに一連の動作を行うスタンドアローン型の装置であるが、図１５の磁気式エンコーダ部１には、回転軸ＳＦの回転数を検出する検出系で消費される電力の少なくとも一部をまかなう電源装置８０を接続可能である。

この電源装置８０は、バッテリー８１およびバッテリー８２を含む。バッテリー８１およびバッテリー８２は、それぞれ、一次電池や二次電池などである。バッテリー８１は、第１電圧（例、３．６Ｖ）の起電力を有し、バッテリー８２は、第１電圧と異なる第２電圧（例、５．０Ｖ）の起電力を有する。バッテリー８１の負極、及びバッテリー８２の負極は、接地線ＧＬ２を介して接地端子６３と接続されている。

バッテリー８１の正極は、ヒューズ８４を介して、第１電源端子８５と接続されている。バッテリー８２の正極は、スイッチ８６およびヒューズ８７を介して、第２電源端子８８と接続されている。スイッチ８６とヒューズ８７との間のノード８９ａ、及び接地線ＧＬ２のノード８９ｂの間には、コンデンサ９０が接続されている。

また、エンコーダ装置ＥＣには、電源装置８０からの電力を受ける回路９１が組まれている。エンコーダ装置ＥＣは、第１電源端子９２、第２電源端子９３、及び接地端子９４を備える。エンコーダ装置ＥＣの第１電源端子９２は、電源装置８０の第１電源端子８５と接続される。エンコーダ装置ＥＣの第２電源端子８８は、電源装置８０の第２電源端子９３と接続される。エンコーダ装置ＥＣの接地端子９４は、電源装置８０の接地端子９４と接続される。

第１電源端子９２は、ダイオード９５を介して、磁気式エンコーダ部１の電源線ＰＬに接続されている。第２電源端子８８は、コイル９６およびダイオード９７を介して、磁気式エンコーダ部１の電源線ＰＬに接続されている。このように、電源装置８０は、磁気式エンコーダ部１に電力を供給可能である。

本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣは、発電部が発生する電力を使って回転数の検出系を駆動するので、電源装置８０を長寿命にすることができる。その結果、例えば、電源装置８０のメンテナンス頻度を下げることがき、エンコーダ装置ＥＣのメンテナンス頻度を下げることができる。なお、電源装置８０は、光学式エンコーダ部２に電力を供給する電力供給系の少なくとも一部を含んでいてもよく、光学式エンコーダ部２の駆動時に磁気式エンコーダ部１に電力を供給してもよい。この電力供給系は、例えば、エンコーダ装置ＥＣが実装されるロボット装置などの各種装置の主電源であってもよい。

［第６実施形態］
次に、第６実施形態について説明する。本実施形態において、上記の実施形態と対応関係にある要素については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣにおいて、信号処理部５は、図１０と同様に、検出部７、電力調整部８、及び記憶部９を備える。検出部７は、磁石３が形成する磁界の変化により、回転軸ＳＦの回転情報を検出する。検出部７は、回転情報として回転軸ＳＦの回転数を検出する。検出部７は、磁気センサ５５を含む。磁気センサ５５は、信号処理部５と電気的に接続されている。磁気センサ５５は、発電ユニット４が発生する電力を使って、磁石３が形成する磁界を検出する。

電力調整部８は、発電ユニット４から出力された電力を所定電圧の電力に調整する。電力調整部８は、検出部７で消費される電力の少なくとも一部、及び記憶部９で消費される電力の少なくとも一部を供給する。記憶部９は、電力調整部８から出力される電力を使って、検出部７の検出結果を記憶する。

図２０（Ａ）は、磁石３、発電ユニット４、及び磁気センサ５５を示す斜視図である。図２０（Ｂ）は、磁石３の形成する磁界を示す図である。図２０（Ｃ）は、磁気センサ５５の回路構成図である。磁石３は、図２と同様の構成でよい。磁石３は、例えば回転軸ＳＦと同軸の円環状の部材である。磁石３は棒磁石の構成であってもよい。発電ユニット４は、図２と同様の構成でよい。なお、発電部２１から流れる電流の向きは、コイルの巻きを逆にすることで、逆に設定することもできる。磁気センサ５５は、例えば、図１１（Ａ）および（Ｂ）と同様でよい。

図２１は、磁気式エンコーダ部１の回路構成を示す図である。本実施形態に係る磁気式エンコーダ部１は、回転軸ＳＦの回転数を検出し、検出した回転数を記憶する検出系と、検出系で消費される電力の少なくとも一部をまかなう電力供給系とを含む。ここでは、まず検出系を説明し、次いで電力供給系を説明する。

磁気式エンコーダ部１の検出系は、検出部７および記憶部９を含む。検出部７は、検出部１２６、検出部１２７、及び計数器１２８を含む。検出部１２６は、磁石３が形成する磁界の変化を検出する磁界検出部である。検出部１２７は、発電部２１から出力される電力の変化により回転軸ＳＦの回転情報を検出する電力検出部である。計数器１２８は、検出部１２６の検出結果と検出部１２７の検出結果とを使って、回転軸ＳＦの回転数を計数する。

検出部１２６は、磁気センサ５５およびアナログコンパレータ１２９を備える。磁気センサ５５の電源端子５５ｐは、電源線ＰＬに接続されている。磁気センサ５５の接地端子５５ｇは、シグナルグランドＳＧと同電位が供給される接地線ＧＬに接続されている。磁気センサ５５の出力端子は、アナログコンパレータ１２９の入力端子１２９ａに接続されている。磁気センサ５５は、電源端子５５ｐおよび接地端子５５ｇを介して供給される電力を使って、磁石３が形成する磁界を検出し、その検出結果（検出信号）をアナログコンパレータ１２９に出力する。本実施形態において、磁気センサ５５の出力端子は、図２０（Ｃ）に示した第２出力端子５５ｂの電位と基準電位との差に相当する電圧を出力する。

アナログコンパレータ１２９は、磁気センサ５５から出力される電圧を所定電圧と比較する比較器である。アナログコンパレータ１２９の電源端子１２９ｐは、電源線ＰＬに接続されている。アナログコンパレータ１２９の接地端子１２９ｇは、接地線ＧＬに接続されている。アナログコンパレータ１２９は、電源端子１２９ｐおよび接地端子１２９ｇを介して供給される電力により、磁気センサ５５から出力される電圧を二値化する。アナログコンパレータ１２９は、磁気センサ５５の出力電圧が閾値以上である場合に出力端子からＨレベル（ハイレベル）の信号を出力し、閾値未満である場合に出力端子からＬレベル（ローレベル）の信号を出力する。アナログコンパレータ１２９の出力端子１２９ｂは、計数器１２８の第１入力端子１２８ａに接続されている。アナログコンパレータ１２９は、出力端子１２９ｂを介して、計数器１２８の第１入力端子１２８ａにＨレベルまたはＬレベルの信号を供給する。

検出部１２７は、電流電圧変換器１３０およびアナログコンパレータ１３１を含む。電流電圧変換器１３０は、発電部２１から流れる電流を電圧に変換する変換器である。電流電圧変換器１３０の負極１３０ａは、発電ユニット４の端子２３ａに接続されている。電流電圧変換器１３０の正極１３０ｂは、発電ユニット４の端子２３ｂに接続されている。電流電圧変換器１３０の出力端子１３３ｃは、アナログコンパレータ３１の入力端子１３１ａに接続されている。

アナログコンパレータ１３１は、電流電圧変換器１３０から出力される電圧を所定電圧と比較する比較器である。アナログコンパレータ１３１の電源端子１３１ｐは、電源線ＰＬに接続されている。アナログコンパレータ１３１の接地端子１３１ｇは、接地線ＧＬに接続されている。アナログコンパレータ１３１は、電源端子１３１ｐおよび接地端子１３１ｇを介して供給される電力により、電流電圧変換器１３０から出力される電圧を二値化する。アナログコンパレータ１３１は、電流電圧変換器１３０の出力電圧が閾値以上である場合に出力端子１３１ｃからＨレベル（ハイレベル）の信号を出力し、閾値未満である場合に出力端子１３１ｃからＬレベル（ローレベル）の信号を出力する。アナログコンパレータ１３１の出力端子１３１ｃは、計数器１２８の第２入力端子１２８ｂに接続されている。アナログコンパレータ１３１は、出力端子１３１ｃを介して、計数器１２８の第２入力端子１２８ｂにＨレベルまたはＬレベルの信号を供給する。

計数器１２８は、例えばＣＭＯＳ論理回路などを含み、第１入力端子１２８ａを介して供給される電圧、及び第２入力端子１２８ｂを介して供給される電圧を制御信号として、計数処理を行う。計数器１２８の電源端子１２８ｐは、電源線ＰＬに接続されている。計数器１２８の接地端子１２８ｇは、接地線ＧＬに接続されている。計数器１２８は、電源端子１２８ｐおよび接地端子１２８ｇを介して供給される電力を使って、計数処理を実行する。計数器１２８は、計数結果を記憶部９に供給する。

記憶部９は、計数器１２８が検出した回転数に関する情報を記憶する。記憶部９の電源端子９ｐは、電源線ＰＬに接続されている。記憶部９の接地端子９ｇは、接地線ＧＬに接続されている。記憶部９は、電源端子９ｐおよび接地端子９ｇを介して供給される電力を使って、情報の書き込みを行う。記憶部９は、不揮発性メモリ１３２を含み、電力が供給されている間に書き込まれた情報を、電力が供給されない状態においても保持できる。

一般的に、回転数の検出系は、バッテリーなどから電力の供給を受けて検出や情報の記憶を行う。このバッテリーは、定期的なメンテナンス時などに交換される。このような検出系を有するエンコーダ装置は、バッテリーの寿命が他の部品よりも短い場合などには、メンテナンスのサイクルをバッテリーの寿命に応じて設定する必要があり、メンテナンスの頻度、コストなどが高くなる可能性がある。

本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣは、回転数の検出系で消費される電力の少なくとも一部を発電によりまかなう。そのため、検出系の消費電力をまかなうためのバッテリーを省略すること、あるいはバッテリーを長寿命化することができる。その結果、例えば、メンテナンスの低頻度化や低コスト化を実現可能である。以下、エンコーダ装置ＥＣの電力供給系について説明する。

エンコーダ装置ＥＣの電力供給系は、発電ユニット４および電力調整部８を含む。電力調整部８は、整流スタック１３３、コンデンサ１３４、及びレギュレータ１３５を含む。

整流スタック１３３は、発電部２１から流れる電流を整流する整流器である。整流スタック１３３の第１入力端子１３３ａは、発電ユニット４の端子２３ａと接続されている。整流スタック１３３の第２入力端子１３３ｂは、発電ユニット４の端子２３ｂと接続されている。整流スタック１３３の接地端子１３３ｇは、接地線ＧＬに接続されている。整流スタック１３３の出力端子１３３ｃは、レギュレータ１３５の入力端子１３５ａに接続されている。

整流スタック１３３の第１入力端子１３３ａには、発電部２１から順方向に流れる第１電流が供給される。整流スタック１３３の第２入力端子１３３ｂには、発電部２１から逆方向（第１電流と逆向き）に流れる第２電流が供給される。整流スタック１３３は、これら電流出力を基に全波整流を行う。整流スタック１３３は、整流により調整された電力を、出力端子１３３ｃを介してレギュレータ１３５に供給する。

レギュレータ１３５は、例えば、低損失の３端子レギュレータを含む。レギュレータ１３５の接地端子１３５ｇは、接地線ＧＬに接続されている。レギュレータ１３５の出力端子１３５ｂは、電源線ＰＬに接続されている。レギュレータ１３５の入力端子１３５ａには、整流スタック１３３により整流された直流電力が供給され、レギュレータ１３５は、この直流電圧を基に、リプル（脈動）の少ない所定電圧を生成する。この所定電圧の基準電位は、接地線ＧＬおよび接地端子１３５ｇを介して供給されるシグナルグランドＳＧの電位と同電位である。所定電圧は、計数器１２８の動作電圧に設定され、計数器１２８がＣＭＯＳなどで構成される場合に、例えば３Ｖに設定される。アナログコンパレータ１２９、アナログコンパレータ１３１、及び記憶部９の不揮発性メモリ１３２のそれぞれの動作電圧は、例えば、所定電圧と同じ電圧に設定される。電力調整部８は、少なくとも検出部７が回転数を検出してから記憶部９が回転数を書き込むまでの期間において、電源線ＰＬの電位を接地線ＧＬの電位に対して所定電圧にする。

コンデンサ１３４は、整流スタック１３３から出力される電力の脈動を低減する。コンデンサ１３４の第１電極１３４ａは、整流スタック１３３の出力端子１３３ｂとレギュレータ１３５の入力端子１３５ａとを接続する信号線に接続されている。コンデンサ１３４の第２電極１３４ｂは、接地線ＧＬに接続されている。このコンデンサ１３４は、いわゆる平滑コンデンサであり、脈動を低減してレギュレータの負荷を低減する。コンデンサ１３４の定数は、例えば、検出部７により回転数を検出して記憶部９に回転数を書き込むまでの期間に、電力調整部８から検出部７および記憶部９への電力供給が維持されるように設定される。

本実施形態に係る磁気式エンコーダ部１は、例えば図１４および図１５を参照して説明したのと同様に動作する。上述のような本実施形態に係る磁気式エンコーダ部１は、発電部２１から出力があったときに一連の動作を行う。また、磁気式エンコーダ部１は、発電部２１から出力がない期間に動作電流がゼロとなる状態を維持する。このように、磁気式エンコーダ部１は、磁石３の所定の位置が発電ユニット４の近傍を通過したことに応じてダイナミック駆動する。そのため、磁気式エンコーダ部１は、検出系で消費される電力をまかなうためのバッテリーを省くこと、あるいは長寿命にすることができる。

本実施形態において、磁気センサ５５およびアナログコンパレータ１２９を含む検出部１２６の出力は、磁石３の角度位置が０°から１８０°の区間にある場合に、Ｈレベルになる。つまり、検出部１２６は、磁気センサ５５の検出結果を、磁石３の角度位置が０°から１８０°の区間にあるか否かを判定することに利用している。このように、本実施形態に係る磁気式エンコーダ部１は、磁石３の角度位置がいずれの区間にあるかを検出しながら、磁石３の回転数を検出できる。

なお、本実施形態において、検出部７は、発電部２１から出力される電力の変化により回転情報を検出する検出部１２７を含んでいるが、検出部１２７を含んでいなくてもよい。この場合に、検出部７は、磁気センサ５５の検出結果を使うことにより、一方向に回転する回転軸ＳＦの回転数を検出できる。なお、検出部７は、発電部２１からの電力を使ってセンサを駆動し、このセンサの検出結果により回転数を検出するものであればよい。例えば、このセンサは、磁気センサでなくてもよく、静電容量を検出するものでもよい。

ところで、磁石３が磁気センサ５５上に形成する磁界が強いほど、磁気センサ５５の出力が大きくなり、アナログコンパレータ１２９からの出力が安定するので、磁気式エンコーダ部１のロバスト性が高くなる。ここで、磁気センサ５５は、発電ユニット４から電力が出力される期間に駆動されるので、この期間に磁石３が形成する磁界が強い位置に配置されるとよい。発電ユニット４は、磁石３の角度位置９０°または角度位置２７０°が発電ユニット４の近傍を通過する際に発電するので、磁気センサ５５は、磁石３の周方向における発電ユニット４との位相差が４５°以上１３５°以下であると出力を確保することが容易であり、約９０°であると出力が最大になる。

［第７実施形態］
次に、第７実施形態について説明する。本実施形態において、上記の実施形態と対応関係にある要素については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣは、図１５および図１６と同様に、発電ユニット４、発電ユニット４０、磁気センサ５５、及び磁気センサ６０を備える。磁気センサ５５および磁気センサ６０は、それぞれ、発電ユニット４および発電ユニット４０が発生する電力を使って、磁石３の回転に伴う磁界の変化を検出する。

図２２は、本実施形態に係る磁気式エンコーダ部１の回路構成図である。発電ユニット４０は、図２などを参照して説明した発電ユニット４と同様の構成である。発電ユニット４０は、感磁性部４１および発電部４２を備える。発電部４２は、感磁性部４１における磁界の変化によって電力が発生する。

本実施形態において、電力調整部８は、整流スタック１３３、整流スタック１４４、コンデンサ１３４、及びレギュレータ１３５を備える。電力調整部８において、整流スタック１４４以外の要素については第６実施形態と同様である。整流スタック１４４の第１入力端子１４４ａは、発電ユニット４０から順方向の電流が出力される端子４０ａと接続されている。整流スタック１４４の第２入力端子１４４ｂは、発電ユニット４０から逆方向に電流が出力される端子４０ｂと接続されている。整流スタック１４４の接地端子１４４ｇは、接地線ＧＬに接続されている。整流スタック１４４の出力端子１４４ｃは、整流スタック１３３とレギュレータ１３５とを接続する信号線に接続されている。整流スタック１４４は、発電ユニット４０からの電流出力を基に全波整流を行う。整流スタック１４４は、整流により調整された電力を、出力端子１４４ｃを介してレギュレータ１３５に供給する。

図２２においてレギュレータ１３５は、整流スタック１３３からの出力を基に所定電圧を生成し、整流スタック１４４からの出力を基に所定電圧を生成する。また、レギュレータ１３５は、整流スタック１３３からの給電系統と整流スタック１４４からの給電系統とで共用される。

なお、整流スタック１３３からの出力を基に所定電圧を生成するレギュレータ１３５と、整流スタック１４４からの出力を基に所定電圧を生成する他のレギュレータとが設けられていてもよい。また、図２２おいて、発電ユニット４からの電流を整流する整流スタック１３３と、発電ユニット４０からの電流を整流する整流スタック１４４とが別に設けられているが、１つの整流スタックによって、発電ユニット４からの電流を整流し、発電ユニット４０からの電流を整流してもよい。

本実施形態において、検出部７は、検出部１２６、検出部１４５、及び計数器１２８を含む。検出部１２６は、第６実施形態と同様の構成である。検出部１４５は、検出部１２６と同様の構成であり、磁石３が形成する磁界の変化を検出する磁界検出部である。

検出部１４５は、磁気センサ６０およびアナログコンパレータ１４６を備える。磁気センサ６０の電源端子６０ｐは、電源線ＰＬに接続されている。磁気センサ６０の接地端子６０ｇは、接地線ＧＬに接続されている。磁気センサ６０の出力端子は、アナログコンパレータ１４６の入力端子１４６ａに接続されている。磁気センサ６０は、電源端子１４１ｐおよび接地端子１４１ｇを介して供給される電力を使って、磁石３が形成する磁界を検出し、その検出結果（検出信号）をアナログコンパレータ１４６に出力する。

アナログコンパレータ１４６は、磁気センサ６０から出力される電圧を所定電圧と比較する比較器である。アナログコンパレータ１４６の電源端子１４６ｐは、電源線ＰＬに接続されている。アナログコンパレータ１４６の接地端子１４６ｇは、接地線ＧＬに接続されている。アナログコンパレータ１４６は、電源端子１４６ｐおよび接地端子１４６ｇを介して供給される電力により、磁気センサ６０から出力される電圧を二値化する。アナログコンパレータ１４６は、磁気センサ５５の出力電圧が閾値以上である場合に出力端子１４６ｂからＨレベルの信号を出力し、閾値未満である場合に出力端子１４６ｂからＬレベルの信号を出力する。アナログコンパレータ１４６の出力端子１４６ｂは、計数器１２８の第２入力端子１２８ｂに接続されている。アナログコンパレータ１４６は、出力端子１４６ｂを介して、計数器１２８の第２入力端子１２８ｂにＨレベルまたはＬレベルの信号を供給する。

図２３は、回転軸ＳＦが反時計回りに回転（順回転）するときの磁気式エンコーダ部１の動作を示すタイミングチャートである。図２４は、回転軸ＳＦが反時計回りに回転（逆回転）するときの磁気式エンコーダ部１の動作を示すタイミングチャートである。

図２３および図２４の「磁界」において、実線は発電ユニット４の位置での磁界を示し、破線は発電ユニット４０の位置での磁界を示す。「発電ユニット２」は発電ユニット４０の出力を示し、発電ユニット４０から１方向に流れる電流の出力を正（＋）とし、その逆方向に流れる電流の出力を負（−）とした。図２３および図２４の「レギュレータ」は、レギュレータ１３５の出力を示し、Ｈレベルを「Ｈ」で表し、Ｌレベルを「Ｌ」で表した。

図２３および図２４の「ＭＲセンサ２上の磁界」は、磁気センサ６０上に形成される磁界である。「ＭＲセンサ２上の磁界」には、磁石３が形成する磁界を長破線で示し、バイアス磁石が形成する磁界を短破線で示し、これらの合成磁界を実線で示した。「ＭＲセンサ２」は、磁気センサ６０を常時駆動したときの出力を示し、第１出力端子からの出力を破線で表し、第２出力端子からの出力を実線で表した。「コンパレータ３」は、アナログコンパレータ１４６からの出力を示す。磁気センサ６０が常時駆動された場合のアナログコンパレータ１４６の出力を「常時駆動」に示し、磁気センサ６０が間欠駆動された場合のアナログコンパレータ１４６の出力を「間欠駆動」に示した。

まず、図２３を参照しつつ、回転軸ＳＦが反時計回りに回転する際の磁気式エンコーダ部１の動作を説明する。発電ユニット４は、角度位置１３５°において、逆方向に流れる電流パルス（「発電ユニット１」の負）を出力する。また、発電ユニット４は、角度位置３１５°において、順方向に流れる電流パルス（「発電ユニット１」の正）を出力する。発電ユニット４０は、角度位置４５°において、順方向に流れる電流パルス（「発電ユニット２」の正）を出力する。また、発電ユニット４０は、角度位置２２５°において、逆方向に流れる電流パルス（「発電ユニット２」の負）を出力する。そのため、レギュレータ１３５は、角度位置４５°、角度位置１３５°、角度位置２２５°、角度位置３１５°のそれぞれにおいて、電源線ＰＬに所定電圧を供給する。

本実施形態において、磁気センサ５５の出力と磁気センサ６０の出力は、９０°の位相差を有しており、検出部７は、この位相差を利用して回転数を検出する。磁気センサ５５の出力は、角度位置０°から角度位置１８０°の範囲において、正のサイン波状である。この角度範囲において、発電ユニット４０は角度位置４５°において電力を出力し、発電ユニット４は角度位置１３５°において電力を出力する。磁気センサ５５およびアナログコンパレータ１２９は、角度位置４５°と角度位置１３５°のそれぞれにおいて供給される電力により駆動される。アナログコンパレータ１２９から出力される信号（以下、Ａ相信号という）は、電力供給を受けていない状態でＬレベルに維持されており、角度位置４５°と角度位置１３５°のそれぞれにおいてＨレベルになる。

また、磁気センサ５５の出力は、角度位置２７０°（−９０°）から角度位置９０°の範囲において、正のサイン波状である。この角度範囲において、発電ユニット４は角度位置３１５°（−４５°）において電力を出力し、発電ユニット４０は角度位置４５°において電力を出力する。磁気センサ５５およびアナログコンパレータ１４６は、角度位置３１５°と角度位置４５°のそれぞれにおいて供給される電力により駆動される。アナログコンパレータ１４６から出力される信号（以下、Ｂ相信号という）は、電力供給を受けていない状態でＬレベルに維持されており、角度位置３１５°と角度位置４５°のそれぞれにおいてＨレベルになる。

ここで、計数器１２８に供給されるＡ相信号がＨレベル（Ｈ）であり、計数器１２８に供給されるＢ相信号がＬレベルである場合に、これら信号レベルの組を（Ｈ，Ｌ）のように表す。図２３では、角度位置３１５°において信号レベルの組が（Ｌ，Ｈ）であり、角度位置４５°において信号レベルの組が（Ｈ，Ｈ）、角度位置１３５°において信号レベルの組が（Ｈ，Ｌ）である。

計数器１２８は、検出したＡ相信号とＢ相信号の一方または双方がＨレベルである場合に、記憶部９に信号レベルの組を記憶させる。計数器１２８は、次に検出したＡ相信号とＢ相信号の一方または双方がＨレベルである場合に、前回のレベルの組を記憶部９から読み出し、前回のレベルの組と今回のレベルの組と比較して回転方向を判定する。

例えば、前回の信号レベルの組が（Ｈ，Ｈ）であって、今回の信号レベルが（Ｈ，Ｌ）である場合には、前回の検出において角度位置４５°であり、今回の検出において角度位置１３５°であるので、反時計回り（順回転）であることがわかる。計数器１２８は、今回のレベルの組が（Ｈ，Ｌ）であって、かつ前回のレベルの組が（Ｈ，Ｈ）である場合、カウンタをアップすることを示すアップ信号を記憶部９に供給する。記憶部９は、計数器１２８からのアップ信号を検出した場合に、記憶している回転数を１増加した値に更新する。

次に、図２４を参照しつつ、回転軸ＳＦが時計回りに回転する際の磁気式エンコーダ部１の動作を説明する。発電ユニット４は、角度位置１３５°において、順方向に流れる電流パルス（「発電ユニット１」の正）を出力する。また、発電ユニット４は、角度位置３１５°において、逆方向に流れる電流パルス（「発電ユニット１」の負）を出力する。発電ユニット４０は、角度位置４５°において、逆方向に流れる電流パルス（「発電ユニット２」の負）を出力する。また、発電ユニット４０は、角度位置２２５°において、順方向に流れる電流パルス（「発電ユニット２」の正）を出力する。このように、回転軸ＳＦの回転方向が逆転すると、発電ユニット４から出力される電流の向き、発電ユニット４０から出力される電流の向きが逆転する。

電力調整部８は、各発電ユニットから出力される電流を整流するので、レギュレータ１３５の出力は、各発電ユニットから出力される電流の向きに依存しない。そのため、レギュレータ１３５は、順回転と同様に、角度位置４５°、角度位置１３５°、角度位置２２５°、角度位置３１５°のそれぞれにおいて、電源線ＰＬに所定電圧を供給する。

計数器２８は、順回転について説明したのと同様に、回転方向を判定する。また、今回の信号レベルの組が（Ｈ，Ｌ）であって、前回の信号レベルが（Ｌ，Ｈ）である場合には、前回の検出において角度位置３１５°（−４５°）であり、今回の検出において角度位置１３５°（−２２５°）であるので、時計回り（逆回転）であることがわかる。計数器１２８は、今回のレベルの組が（Ｈ，Ｌ）であって、かつ前回のレベルの組が（Ｌ，Ｈ）である場合に、カウンタをダウンすることを示すダウン信号を記憶部９に供給する。記憶部９は、計数器１２８からのダウン信号を検出した場合に、記憶している回転数を１減少した値に更新する。このように、本実施形態に係る磁気式エンコーダ部１は、回転軸ＳＦの回転方向を判定しながら、回転数を検出できる。

上述のような本実施形態に係る磁気式エンコーダ部１は、発電部２１または発電部４２から出力があったときに一連の動作を行う。また、磁気式エンコーダ部１は、発電部２１および発電部４２のいずれかからも出力がない期間に動作電流がゼロとなる状態を維持する。このように、磁気式エンコーダ部１は、磁石３の所定の位置が発電ユニット４または発電ユニット４０の近傍を通過したことに応じてダイナミック駆動する。そのため、磁気式エンコーダ部１は、検出系で消費される電力をまかなうためのバッテリーを省くことや長寿命化できる。

なお、本実施形態では、２つの発電ユニットを用いているが、発電ユニットの数は１つであってもよい。図２５は、変形例に係る磁気式エンコーダ部１を示す図である。

図２５（Ａ）において、磁気センサ５５は、発電ユニット４から反時計回りに約４５°回転した角度位置に配置されている。磁気センサ６０は、発電ユニット４から時計回りに約４５°回転した角度位置に配置されている。また、磁気センサ６０は、磁気センサ５５と９０°ずれた角度位置に配置されている。

このような構成の場合には、磁石３の位置３ｃが発電ユニット４の近傍を通過する際に、アナログコンパレータ１２９から出力されるＡ相信号はＨレベルであり、アナログコンパレータ１４６から出力されるＢ相信号はＬレベルである。また、磁石３の位置３ｃが発電ユニット４の近傍を通過する際に、Ａ相信号はＬレベルであり、Ｂ相信号はＨレベルである。そのため、前回の信号レベルの組が（Ｈ，Ｌ）であって、今回の信号レベルが（Ｌ，Ｈ）である場合には、順方向または逆方向に１／２回転したことがわかる。また、前回の信号レベルの組が（Ｌ，Ｈ）であって、今回の信号レベルが（Ｈ，Ｌ）である場合には、順方向または逆方向に１／２回転したことがわかる。このように、前回と今回とで信号レベルの組が異なる場合には、回転位置の変化量の絶対値に関する情報が得られる。また、前回と今回とで信号レベルが同じである場合には、回転の向きに関する情報が得られる。例えば、前回の信号レベルの組と今回の信号レベルの組がいずれも（Ｈ，Ｌ）である場合には、磁石３の位置３ａが発電ユニット４の近傍を通過した後に、再度、磁石３の位置３ａが発電ユニット４の近傍を通過したことになる。この場合には、回転軸ＳＦの回転の向きが反転したことがわかる。そのため、最初にＡ相信号およびＢ相信号が得られる際に、その回転の向き（回転の向きの初期値）を検出しておき、以降、前回と今回とで信号レベルの組が同じである場合には、カウントアップとカウントダウンを切り替え、前回と今回とで信号レベルの組が反転した関係にある場合には、カウンタ値を変化させることにより、回転の向きを加味して回転数を検出することができる。なお、回転の向きの初期値を検出するには、例えば、第６実施形態で説明したように発電ユニット４の出力を検出信号として利用してもよい。なお、第６実施形態と同様に、磁気センサ５５の出力および発電ユニット４の出力を検出信号として利用して、回転の向きを加味して回転数を検出してもよい。この場合に、磁気センサ６０は、磁気センサ５５の異常検出、磁気センサ５５が動作しない場合の予備（バックアップ）などに利用してもよい。

図２５（Ｂ）において、磁気センサ５５は、発電ユニット４から反時計回りに約１３５°回転した角度位置に配置されている。磁気センサ６０は、発電ユニット４から時計回りに約１３５°回転した角度位置に配置されている。また、磁気センサ６０は、磁気センサ５５と９０ずれた角度位置に配置されている。この場合にも、図２５（Ａ）の例と同様に、回転を検出することができる。

［第８実施形態］
次に、第８実施形態について説明する。本実施形態において、上記の実施形態と対応関係にある要素については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。本実施形態において、磁気式エンコーダ部は、第７実施形態と同様に、２つの発電ユニットおよび２つの磁気センサを備える。発電ユニットの配置および磁気センサの配置は、第２実施形態と同様である（図１５および図１６参照）。

図２６は、本実施形態に係る磁気式エンコーダ部１の回路構成図である。本実施形態において、磁気式エンコーダ部１は、磁気センサ５５からの出力および磁気センサ６０からの出力を検出信号として回転数を検出する第１検出系と、発電部２１からの出力および発電部４２からの出力を検出信号として回転数を検出する第２検出系とを備える。第１検出系については、第６実施形態と同様である。第２検出系は、第１検出系と独立して回転軸ＳＦの回転数を検出する。第２検出系は、検出部１５０、検出部１５１、計数器１５２、及び記憶部１５３を備える。

検出部１５０は、発電部２１から出力される電力の変化により回転軸ＳＦの回転情報を検出する電力検出部である。検出部１５０は、電流電圧変換器１５５およびアナログコンパレータ１５６を含む。電流電圧変換器１５５は、発電部２１から流れる電流を電圧に変換する変換器である。電流電圧変換器１５５の負極１５５ａは、発電ユニット４の端子２３ａに接続されている。電流電圧変換器１５５の正極１５５ｂは、発電ユニット４の端子２３ｂに接続されている。電流電圧変換器１５５の出力端子は、アナログコンパレータ１５６の入力端子１５６ａに接続されている。

アナログコンパレータ１５６は、電流電圧変換器１５５から出力される電圧を所定電圧と比較する比較器である。アナログコンパレータ１５６の電源端子１５６ｐは、電源線ＰＬに接続されている。アナログコンパレータ１５６の接地端子１５６ｇは、接地線ＧＬに接続されている。アナログコンパレータ１５６は、電源端子１５６ｐおよび接地端子１５６ｇを介して供給される電力により、電流電圧変換器１５５から出力される電圧を二値化する。アナログコンパレータ１５６は、電流電圧変換器１５５の出力電圧が閾値以上である場合に出力端子１５６ｂからＨレベルの信号を出力し、閾値未満である場合に出力端子１５６ｂからＬレベルの信号を出力する。アナログコンパレータ１５６の出力端子５６ｂは、計数器１５２の第１入力端子１５２ａに接続されている。アナログコンパレータ１５６は、出力端子１５６ｂを介して、計数器１５２の第１入力端子１５２ａにＨレベルまたはＬレベルの信号を供給する。

検出部１５１は、発電部４２から出力される電力の変化により回転軸ＳＦの回転情報を検出する電力検出部である。検出部１５１は、検出部１５０と同様の構成である。検出部１５１は、電流電圧変換器１５７およびアナログコンパレータ１５８を含む。電流電圧変換器１５７は、発電部４２から流れる電流を電圧に変換する変換器である。電流電圧変換器１５７の負極１５７ａは、発電ユニット４０の端子４０ａに接続されている。電流電圧変換器１５７の正極１５７ｂは、発電ユニット４０の端子４０ｂに接続されている。電流電圧変換器１５７の出力端子１５７ｃは、アナログコンパレータ１５８の入力端子１５８ａに接続されている。

アナログコンパレータ１５８は、電流電圧変換器１５７から出力される電圧を所定電圧と比較する比較器である。アナログコンパレータ１５８の電源端子１５８ｐは、電源線ＰＬに接続されている。アナログコンパレータ１５８の接地端子１５８ｇは、接地線ＧＬに接続されている。アナログコンパレータ１５８は、電源端子１５８ｐおよび接地端子１５８ｇを介して供給される電力により、電流電圧変換器１５７から出力される電圧を二値化する。アナログコンパレータ１５８は、電流電圧変換器１５７の出力電圧が閾値以上である場合に出力端子１５８ｂからＨレベルの信号を出力し、閾値未満である場合に出力端子１５８ｂからＬレベルの信号を出力する。アナログコンパレータ１５８の出力端子１５８ｂは、計数器１５２の第２入力端子１５２ｂに接続されている。アナログコンパレータ１５８は、出力端子１５８ｂを介して、計数器１５２の第２入力端子１５２ｂにＨレベルまたはＬレベルの信号を供給する。

計数器１５２は、検出部１５０の検出結果と検出部１５１の検出結果とを使って、回転軸ＳＦの回転数を計数する。計数器１５２は、アナログコンパレータ１５６から第１入力端子１５２ａに出力された信号、及びアナログコンパレータ１５８から第２入力端子１５２ｂに出力された信号を制御信号に使って、回転軸ＳＦの回転数を計数する。計数器１５２の電源端子１５２ｐは、電源線ＰＬに接続されている。計数器１５２の接地端子１５２ｇは、接地線ＧＬに接続されている。計数器１５２は、電源端子１５２ｐおよび接地端子１５２ｇを介して供給される電力を使って、計数を実行する。計数器１５２は、計数した結果を記憶部１５３に供給する。

記憶部１５３は、計数器１５２が検出した回転数に関する情報を記憶する。記憶部１５３の電源端子１５３ｐは、電源線ＰＬに接続されている。記憶部１５３の接地端子１５３ｇは、接地線ＧＬに接続されている。記憶部１５３は、電源端子１５３ｐおよび接地端子１５３ｇを介して供給される電力を使って、情報の書き込みを行う。記憶部１５３は、不揮発性メモリ１５９を含み、電力が供給されている間に書き込まれた情報を、電力が供給されない状態においても保持できる。

図２７は、回転軸ＳＦが反時計回りに回転（順回転）するときの磁気式エンコーダ部１の動作を示すタイミングチャートである。図２８は、回転軸ＳＦが反時計回りに回転（逆回転）するときの磁気式エンコーダ部１の動作を示すタイミングチャートである。なお、磁気センサを用いた第１検出系による回転数の検出動作については、図２２および図２３と同様であり、図２７および図２８では省略した。また、図２７および図２８において、「角度位置」、「配置」、「磁界」、「発電ユニット１」、「発電ユニット２」、「レギュレータ」については、図２２および図２３と同様である。

図２７および図２８の「コンパレータ１」はアナログコンパレータ１５６の出力を示し、「コンパレータ２」はアナログコンパレータ１５８の出力を示す。各コンパレータの出力において、「ＲＩＳＥ」は発電ユニットの出力が順方向の電流であることを示すＲＩＳＥ信号である。各コンパレータの出力において、「ＦＡＬＬ」は、発電ユニットの出力が逆方向の電流であることを示すＦＡＬＬ信号である。「ＲＩＳＥ」および「ＦＡＬＬ」において、Ｈレベルを「Ｈ」で表し、Ｌレベルを「Ｌ」で表した。

図２７および図２８の「記憶部」において、「ステータス」は、記憶部１５３がセット状態にあるのか、リセット状態にあるのかを示す。「ステータス」において、セット状態にあることを「Ｈ」で表し、リセット状態にあることを「Ｌ」で表した。図２７および図２８の「記憶部」において、「書込動作」は、記憶部１５３が書き込み動作中であるか否かを示す。「書込動作」において、書き込み動作中にあることを「Ｈ」で表し、書き込み動作中でないことを「Ｌ」で表した。図２７および図２８の「カウンタ」は、記憶部５３に記憶されている回転数を示す。

まず、図２７を参照しつつ、回転軸ＳＦが反時計回りに回転する際の磁気式エンコーダ部１の動作を説明する。発電ユニット４は、角度位置１３５°において、逆方向に流れる電流パルス（「発電ユニット１」の負）を出力する。また、発電ユニット４は、角度位置３１５°において、順方向に流れる電流パルス（「発電ユニット１」の正）を出力する。

発電ユニット４０は、磁石３の周方向において、発電ユニット４と９０°ずれた位置に配置されている。そのため、発電ユニット４０が感じる磁界は、発電ユニット４が感じる磁界よりも位相が９０°ずれる。発電ユニット４０は、角度位置２２５°において、逆方向に流れる電流パルス（「発電ユニット２」の負）を出力する。また、発電ユニット４０は、角度位置４５°において、順方向に流れる電流パルス（「発電ユニット２」の正）を出力する。

角度位置１３５°および角度位置３１５°のそれぞれにおいて、発電ユニット４から電流パルスが出力されると、レギュレータ１３５は、所定電圧の電力を出力する。また、角度位置４５°および角度位置２２５°のそれぞれにおいて、発電ユニット４０から電流パルスが出力されると、レギュレータ１３５は、所定電圧の電力を出力する。

アナログコンパレータ１５６の出力（「コンパレータ１））において、ＲＩＳＥ信号は、電力供給を受けていない状態でＬレベルに維持されており、角度位置３１５°での発電ユニット４の出力を受けてＨレベルになる。ＦＡＬＬ信号は、電力供給を受けていない状態でＬレベルに維持されており、角度位置１３５°での発電ユニット４の出力を受けてＨレベルになる。図２６に示した計数器１５２は、アナログコンパレータ１５６からのＲＩＳＥ信号がＬレベルであり、かつＦＡＬＬ信号がＨレベルであることを検出した場合に、カウンタ値（回転数）をアップ（＋１）することを示すアップ信号を記憶部５３に出力する。

アナログコンパレータ１５８の出力（「コンパレータ２」）において、ＲＩＳＥ信号は、電力供給を受けていない状態でＬレベルに維持されており、角度位置４５°での発電ユニット４０の出力を受けてＨレベルになる。ＦＡＬＬ信号は、電力供給を受けていない状態でＬレベルに維持されており、角度位置２２５°での発電ユニット４０の出力を受けてＨレベルになる。

記憶部１５３は、アナログコンパレータ５８からＲＩＳＥ信号のＨレベルが出力された際（角度位置４５°）に、セット状態に設定される。記憶部１５３は、セット状態にある場合に計数器１５２からのアップ信号を受けると（角度位置１３５°）、記憶している回転数を１増加した値に更新する。例えば、計数器１５２は、カウントアップ動作において、記憶部１５３に記憶されている回転数を読み出し、この回転数を１増加させた回転数をアップ信号として記憶部１５３に出力する。記憶部１５３は、アナログコンパレータ１５８からＦＡＬＬ信号のＨレベルが出力された際（角度位置２２５°）にリセット状態に設定される。

磁気式エンコーダ部１は、上述のような動作を、回転軸ＳＦの回転に伴って発電ユニット４または発電ユニット４０から電力が出力されるたびに実行する。図２７には、回転軸ＳＦが２回転する間の磁気式エンコーダ部１の動作が示されており、磁気式エンコーダ部１は、図２７の最初の回転と次の回転とで同様の動作を行う。例えば、ｎ回転目の角度位置０°において記憶部１５３に記憶されている回転数はｎであり、角度位置１３５°において、計数器１５２はアップ信号を記憶部１５３に供給し、記憶部１５３は記憶しているカウンタ値をｎ＋１に更新する。次の回転においても同様に、角度位置１３５°において、計数器１５２はアップ信号を記憶部１５３に供給し、記憶部１５３は記憶しているカウンタ値をｎ＋２に更新する。

次に、図２８を参照しつつ、回転軸ＳＦが時計回りに回転する際の磁気式エンコーダ部１の動作を説明する。発電ユニット４は、角度位置０°から時計回りに４５°回転した角度位置３１５°において、逆方向に流れる電流パルス（「発電ユニット１」の負）を出力する。また、発電ユニット４は、角度位置０°から時計回りに２２５°回転した角度位置１３５°において、順方向に流れる電流パルス（「発電ユニット１」の正）を出力する。

発電ユニット４０は、角度位置０°から時計回りに１３５°回転した角度位置２２５°において、順方向に流れる電流パルス（「発電ユニット２」の正）を出力する。また、発電ユニット４０は、角度位置０°から時計回りに３１５°回転した角度位置４５°において、逆方向に流れる電流パルス（「発電ユニット２」の負）を出力する。

角度位置１３５°および角度位置３１５°のそれぞれにおいて、発電ユニット４から電流パルスが出力されると、レギュレータ１３５は、所定電圧の電力を出力する。また、角度位置４５°および角度位置２２５°のそれぞれにおいて、発電ユニット４０から電流パルスが出力されると、レギュレータ１３５は、所定電圧の電力を出力する。

アナログコンパレータ１５６の出力（「コンパレータ１」）において、ＲＩＳＥ信号は、電力供給を受けていない状態でＬレベルに維持されており、角度位置１３５°で発電ユニット４の出力を受けてＨレベルになる。ＦＡＬＬ信号は、電力供給を受けていない状態でＬレベルに維持されており、角度位置３１５°で発電ユニット４の出力を受けてＨレベルになる。図２６に示した計数器１５２は、アナログコンパレータ１５６からのＲＩＳＥ信号がＨレベルであり、かつＦＡＬＬ信号がＬレベルであることを検出した場合に、カウンタ値（回転数）をダウン（−１）することを示すダウン信号を記憶部１５３に出力する。

アナログコンパレータ１５８の出力（「コンパレータ２」）において、ＲＩＳＥ信号は、電力供給を受けていない状態でＬレベルに維持されており、角度位置２２５°で発電ユニット４０の出力を受けてＨレベルになる。ＦＡＬＬ信号は、電力供給を受けていない状態でＬレベルに維持されており、角度位置４５°で発電ユニット４０の出力を受けてＨレベルになる。記憶部１５３は、アナログコンパレータ１５８からＲＩＳＥ信号のＨレベルが出力された際（角度位置２２５°）に、セット状態に設定される。記憶部１５３は、セット状態にある場合に計数器１５２からのダウン信号を受ける（角度位置１３５°）と、記憶している回転数を１減少した値に更新する。例えば、計数器１５２は、カウントダウン動作において、記憶部１５３に記憶されている回転数を読み出し、この回転数を１減少させた回転数をアップ信号として記憶部１５３に出力する。記憶部１５３は、アナログコンパレータ１５８からＦＡＬＬ信号のＨレベルが出力された際（角度位置４５°）にリセット状態に設定される。

磁気式エンコーダ部１は、上述のような動作を、回転軸ＳＦの回転に伴って発電ユニット４または発電ユニット４０から電力が出力されるたびに実行する。図２８には、回転軸ＳＦが２回転する間の磁気式エンコーダ部１の動作が示されており、磁気式エンコーダ部１は、図２８の最初の回転と次の回転とで同様の動作を行う。例えば、ｎ＋２回転目の角度位置０°において記憶部５３に記憶されている回転数はｎ＋２であり、−２２５°回転した角度位置１３５°において、計数器１５２はダウン信号を記憶部１５３に供給し、記憶部１５３は記憶しているカウンタ値をｎ＋１に更新する。次の回転においても同様に、角度位置１３５°において、計数器１５２はダウン信号を記憶部１５３に供給し、記憶部１５３は記憶しているカウンタ値をｎに更新する。

上述のような本実施形態に係る磁気式エンコーダ部１は、磁気センサ５５からの出力および磁気センサ６０からの出力を検出信号とする第１検出系と、発電部２１からの出力および発電部４２からの出力を検出信号とする第２検出系とが、それぞれ、回転数を検出する。第２検出系の検出結果は、例えば、第１検出系の検出結果との照合により、異常の検出などに利用できる。エンコーダ装置ＥＣは、このような異常の検出を行う異常検出装置を備えていてもよいし、異常の検出結果を報知する報知装置を備えていてもよい。また、このような異常検出装置と報知装置の少なくとも一方は、エンコーダ装置ＥＣの外部の装置であってもよい。また、第１検出系の故障などにより記憶部９から回転数を読み出せない場合に、第２検出系が検出した回転数を、記憶部５３から読み出して、第１検出系の検出結果の代わりに利用することもできる。

［第９実施形態］
次に、第９実施形態について説明する。本実施形態において、上記の実施形態と対応関係にある要素については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。

図２９は、本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣを示す図である。上述の実施形態においてエンコーダ装置ＥＣの磁気式エンコーダ部１は、外部からの電力の供給を受けずに一連の動作を行うスタンドアローン型の装置であるが、図２９の磁気式エンコーダ部１には、回転軸ＳＦの回転数を検出する検出系で消費される電力の少なくとも一部をまかなう電源装置８０を接続可能である。この電源装置８０は、例えば、図１９と同様でよい。

本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣは、発電部が発生する電力を使って回転数の検出系を駆動するので、電源装置８０を長寿命にすることができる。その結果、例えば、電源装置８０のメンテナンス頻度を下げることができ、エンコーダ装置ＥＣのメンテナンス頻度を下げることができる。なお、電源装置８０は、光学式エンコーダ部２に電力を供給する電力供給系の少なくとも一部を含んでいてもよく、光学式エンコーダ部２の駆動時に磁気式エンコーダ部１に電力を供給してもよい。この電力供給系は、例えば、エンコーダ装置ＥＣが実装されるロボット装置などの各種装置の主電源であってもよい。

次に、変形例について説明する。図３０（Ａ）は、磁気式エンコーダ部１の変形例を示す図である。上述の各実施形態において、磁石３は、リング状の磁石（図２参照）により交流磁場を発生するが、図３０（Ａ）の磁石３は棒磁石により交流磁場を発生する。本変形例において磁石３は、円盤状のプレート７０上に設けられた棒磁石７１ａ〜棒磁石７１ｆを含む。

プレート７０は、回転軸ＳＦに固定されており、回転軸ＳＦと一体的に回転する。棒磁石７１ａ〜棒磁石７１ｆは、プレート７０と固定されており、プレート７０および回転軸ＳＦと一体的に回転する。棒磁石７１ａ〜棒磁石７１ｆは、それぞれ、プレート７０の径方向とほぼ平行に配置されている。

棒磁石７１ａ〜棒磁石７１ｃは、プレート７０の中心（回転軸ＳＦ）にＳ極を向けて、かつＮ極を回転軸ＳＦに対する放射方向（プレート７０の外側）を向けて、配置されている。棒磁石７１ａは、プレート７０の位置３ｄの付近に配置されている。棒磁石７１ｂは、プレート７０の位置３ａに配置されている。棒磁石７１ｃは、プレート７０の位置３ｂの付近に配置されている。

棒磁石７１ｄ〜棒磁石７１ｆは、プレート７０の中心（回転軸ＳＦ）にＮ極を向けて、かつＳ極を回転軸ＳＦに対する放射方向（プレート７０の外側）を向けて、配置されている。棒磁石７１ｄは、プレート７０の位置３ｂの付近に、棒磁石７１ｃと隣接して配置されている。棒磁石７１ｅは、プレート７０の位置３ｃに配置されている。棒磁石７１ｆは、プレート７０の位置３ｄの付近に、棒磁石７１ａと隣接して配置されている。

このような磁石３によれば、プレート７０の位置３ｂまたは位置３ｄが発電ユニット４の近傍を通過する際に、発電ユニット４における磁界の向きが反転し、発電ユニット４から電力が出力される。このとき、磁気センサ５５の近傍を１つの棒磁石が通過し、磁気センサ５５には、プレート７０の径方向の磁界が形成される。磁気センサ５５は、発電ユニット４から電力が出力される際に、磁界の向きを検出可能である。

図３０（Ｂ）は、磁気式エンコーダ部１の変形例を示す平面図である。図３０（Ｂ）において、磁気式エンコーダ部１は、発電ユニット４および発電ユニット４０を備える。発電ユニット４０は、磁石３の周方向において、発電ユニット４と１８０°の位相差で配置されている。この磁気式エンコーダ部１は、磁石３の位置３ａが発電ユニット４の近傍を通過する際に、磁石３の位置３ｃが発電ユニット４０の近傍を通過することになる。このように、発電ユニット４と発電ユニット４０とがほぼ同時に電力を発生することになり、検出系などで消費される電力をまかないやすくなる。

図３０（Ｃ）は、磁気式エンコーダ部１の変形例を示す側面図である。図３０（Ｃ）において、磁気式エンコーダ部１は、発電ユニット４および発電ユニット４０を備える。発電ユニット４０は、磁石３に対して発電ユニット４の反対側に設けられている。発電ユニット４０は、例えば、磁石３の周方向において発電ユニット４と同じ角度位置に設けられる。このエンコーダ装置ＥＣは、発電ユニット４と発電ユニット４０とがほぼ同時に電力を発生することになり、検出系などで消費される電力をまかないやすくなる。

図３０（Ｄ）は、磁気式エンコーダ部１の変形例を示す側面図である。図３０（Ｄ）において、磁気式エンコーダ部１は、磁石３、発電ユニット４、磁石６６、及び発電ユニット４０を備える。磁石３は、図１などに示した円板６の表面に配置されており、磁石６６は裏面に配置されている。発電ユニット４は、磁石３の近傍に配置され、磁石３が形成する磁界の変化によって発電する。発電ユニット４０は、磁石６６の近傍に配置され、磁石６６が形成する磁界の変化によって発電する。このように、磁気式エンコーダ部１は、複数の発電ユニットが設けられる場合に、発電ユニット４と対になる磁石３と、発電ユニット４０と対になる磁石６６とが異なる別の部材であってもよい。

なお、上述の変形例のように、複数の発電ユニットが設けられる場合に、発電ユニット４０から出力される電力は、回転数を検出するための検出信号として利用されてもよいし、検出系などへの供給のみに利用されてもよい。また、エンコーダ装置ＥＣに設けられる発電ユニットの数は、３つ以上であってもよい。また、発電ユニットは、磁石３の一面側と他面側のそれぞれに感磁性部および発電部が設けられており、これら感磁性部および発電部が１つの筐体に収容されている態様であってもよい。

なお、上述の各実施形態、各変形例において、磁石３は、周方向に２極と径方向に２極とを有する４極の磁石であるが、このような構成に限定されず適宜変更できる。例えば、磁石３は、周方向の極の数が４曲以上であってもよく、周方向に４極と径方向に２極とを有する８極の磁石であってもよい。

なお、上述の実施形態において、検出部７は、位置情報として回転軸ＳＦ（移動部）の回転情報を検出するが、位置情報として所定方向の位置、速度、加速度の少なくとも一つを検出してもよい。エンコーダ装置ＥＣは、ロータリーエンコーダを含んでもよいし、リニアエンコーダを含んでもよい。また、エンコーダ装置ＥＣは、発電部および検出部が回転軸ＳＦに設けられ、磁石３が移動体（例、回転軸ＳＦ）の外部に設けられることで、磁石と検出部との相対位置が移動部の移動に伴って変化するものでもよい。検出部７は、発電部から出力される電力の変化による位置情報の検出を行わなくてもよく、例えば、磁気センサにより位置情報を検出してもよい。発電部２１、発電部４２の少なくとも一方は、大バルクハウゼンジャンプ以外の現象により電力が発生するものでもよく、例えば移動部（例、回転軸ＳＦ）の移動に伴う磁界の変化に伴う電磁誘導により、電力を発生するものでもよい。電力供給系は、検出部で消費される電力の少なくとも一部、及び検出部の検出結果を記憶する記憶部で消費される電力の少なくとも一部を供給するものでもよい。電力供給系は、検出部で消費される電力の少なくとも一部と、検出部の検出結果を記憶する記憶部で消費される電力の少なくとも一部とのうち、一方を供給し他方を供給しないものでもよい。検出部の検出結果を記憶する記憶部は、位置検出系の外部に設けられてもよく、エンコーダ装置ＥＣの外部に設けられてもよい。

［駆動装置］
次に、駆動装置について説明する。図３１は、駆動装置ＭＴＲの一例を示す図である。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。この駆動装置ＭＴＲは、電動モータを含むモータ装置である。駆動装置ＭＴＲは、回転軸ＳＦと、回転軸ＳＦを回転駆動する本体部（駆動部）ＢＤと、回転軸ＳＦの回転情報を検出するエンコーダ装置ＥＣとを有している。

回転軸ＳＦは、負荷側端部ＳＦａと、反負荷側端部ＳＦｂとを有している。負荷側端部ＳＦａは、減速機など他の動力伝達機構に接続される。反負荷側端部ＳＦｂには、固定部を介してスケールＳが固定される。このスケールＳの固定とともに、エンコーダ装置ＥＣが取り付けられている。エンコーダ装置ＥＣは、上述した実施形態、変形例、あるいはその組み合わせに係るエンコーダ装置である。

この駆動装置ＭＴＲは、エンコーダ装置ＥＣの検出結果を使って、図１などに示したモータ制御部ＭＣが本体部ＢＤを制御する。駆動装置ＭＴＲは、エンコーダ装置ＥＣのバッテリー交換の必要性が無いもしくは低いので、メンテナンスコストを減らすことができる。なお、駆動装置ＭＴＲは、モータ装置に限定されず、油圧や空圧を利用して回転する軸部を有する他の駆動装置であってもよい。

［ステージ装置］
次に、ステージ装置について説明する。図３２は、ステージ装置ＳＴＧを示す図である。このステージ装置ＳＴＧは、図３１に示した駆動装置ＭＴＲの回転軸ＳＦのうち負荷側端部ＳＦａに、回転テーブル（移動物体）ＴＢを取り付けた構成である。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。

ステージ装置ＳＴＧは、駆動装置ＭＴＲを駆動して回転軸ＳＦを回転させると、この回転が回転テーブルＴＢに伝達される。その際、エンコーダ装置ＥＣは、回転軸ＳＦの角度位置等を検出する。従って、エンコーダ装置ＥＣからの出力を用いることにより、回転テーブルＴＢの角度位置を検出することができる。なお、駆動装置ＭＴＲの負荷側端部ＳＦａと回転テーブルＴＢとの間に減速機等が配置されてもよい。

このようにステージ装置ＳＴＧは、エンコーダ装置ＥＣのバッテリー交換の必要性が無いもしくは低いので、メンテナンスコストを減らすことができる。なお、ステージ装置ＳＴＧは、例えば、旋盤等の工作機械に備える回転テーブル等に適用できる。

［ロボット装置］
次に、ロボット装置について説明する。図３３は、ロボット装置ＲＢＴを示す斜視図である。なお、図３３には、ロボット装置ＲＢＴの一部（関節部分）を模式的に示した。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。このロボット装置ＲＢＴは、第１アームＡＲ１と、第２アームＡＲ２と、関節部ＪＴとを有している。第１アームＡＲ１は、関節部ＪＴを介して、第２アームＡＲ２と接続されている。

第１アームＡＲ１は、腕部１０１、軸受１０１ａ、及び軸受１０１ｂを備えている。第２アームＡＲ２は、腕部１０２および接続部１０２ａを有する。接続部１０２ａは、関節部ＪＴにおいて、軸受１０１ａと軸受１０１ｂの間に配置されている。接続部１０２ａは、回転軸ＳＦ２と一体的に設けられている。回転軸ＳＦ２は、関節部ＪＴにおいて、軸受１０１ａと軸受１０１ｂの両方に挿入されている。回転軸ＳＦ２のうち軸受１０１ｂに挿入される側の端部は、軸受１０１ｂを貫通して減速機ＲＧに接続されている。

減速機ＲＧは、駆動装置ＭＴＲに接続されており、駆動装置ＭＴＲの回転を例えば１００分の１等に減速して回転軸ＳＦ２に伝達する。図３３に図示しないが、駆動装置ＭＴＲの回転軸ＳＦのうち負荷側端部ＳＦａは、減速機ＲＧに接続されている。また、駆動装置ＭＴＲの回転軸ＳＦのうち反負荷側端部ＳＦｂには、エンコーダ装置ＥＣのスケールＳが取り付けられている。

ロボット装置ＲＢＴは、駆動装置ＭＴＲを駆動して回転軸ＳＦを回転させると、この回転が減速機ＲＧを介して回転軸ＳＦ２に伝達される。回転軸ＳＦ２の回転により接続部１０２ａが一体的に回転し、これにより第２アームＡＲ２が、第１アームＡＲ１に対して回転する。その際、エンコーダ装置ＥＣは、回転軸ＳＦの角度位置等を検出する。従って、エンコーダ装置ＥＣからの出力を用いることにより、第２アームＡＲ２の角度位置を検出することができる。

このようにロボット装置ＲＢＴは、エンコーダ装置ＥＣのバッテリー交換の必要性が無いもしくは低いので、メンテナンスコストを減らすことができる。なお、ロボット装置ＲＢＴは、上記の構成に限定されず、駆動装置ＭＴＲは、関節を備える各種ロボット装置に適用できる。

なお、本発明の技術範囲は、上記の実施形態あるいは変形例に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態あるいは変形例で説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上記の実施形態あるいは変形例で説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態などで引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。

なお、上述の実施形態の態様に従えば、回転軸の回転に伴って回転する磁石と、磁石の回転に伴う磁界の変化によって大バルクハウゼンジャンプを生じる感磁性部と、感磁性部における磁界の変化によって電力が発生する発電部と、発電部から出力される電力の変化により、回転軸の回転情報を検出する検出部と、発電部から出力された電力を所定電圧の電力に調整する電力調整部と、電力調整部から出力される電力を使って、検出部の検出結果を記憶する記憶部と、を備えるエンコーダ装置が提供される。

なお、上述の実施形態の態様に従えば、回転軸の回転に伴って回転する磁石と、磁石の回転に伴う磁界の変化によって大バルクハウゼンジャンプを生じる感磁性部と、回転軸の回転情報を検出する検出部と、検出部の検出結果を記憶する記憶部と、感磁性部における磁界の変化によって電力が発生する発電部と、発電部から出力された電力を所定電圧の電力に調整し、検出部で消費される電力の少なくとも一部、及び記憶部で消費される電力の少なくとも一部を供給する電力調整部と、を備えるエンコーダ装置が提供される。

なお、上述の実施形態の態様に従えば、上記の態様のエンコーダ装置と、回転軸に動力を供給する動力供給部と、エンコーダ装置の検出部が検出した回転情報を使って動力供給部を制御する制御部と、を備える駆動装置が提供される。

なお、上述の実施形態の態様に従えば、移動物体と、移動物体を移動させる上記の態様の駆動装置と、を備えるステージ装置が提供される。

なお、上述の実施形態の態様に従えば、上記の態様の駆動装置と、駆動装置によって相対移動する第１アームおよび第２アームと、を備えるロボット装置が提供される。

上述の実施形態の態様は、例えば、エンコーダ装置に電力を供給するバッテリーの交換の必要性を減らす、あるいは無くすことを目的の一つとする。上述の実施形態の態様によれば、エンコーダ装置に電力を供給するバッテリーの交換の頻度を減らす、あるいはバッテリーの交換を省略することができる。

１ 磁気式エンコーダ部、２ 光学式エンコーダ部、３ 磁石、５ 信号処理部、７ 検出部、８ 電力調整部、９ 記憶部、２０ 感磁性部、２１ 発電部３５ フォトカプラ、３６ フォトカプラ、４１ 感磁性部、４２ 発電部、５５ 磁気センサ、６０ 磁気センサ、ＭＴＲ 駆動装置、ＲＢＴ ロボット装置、ＳＴＧ ステージ装置

Claims (22)

1. 第１磁気センサ及び第２磁気センサを有し、移動部の回転軸の位置情報を検出する検出部と、
   前記回転軸の回転に基づき前記検出部と相対位置が変化する磁石と、
   第１感磁性部及び第２感磁性部を有し、前記移動部の回転による磁界の変化により生じるパルス状の電流に基づく電力が発生する発電部と、
   前記電力を所定電圧の電力に調整し、前記検出部で消費される電力の少なくとも一部を供給する電力調整部と、
   を備えるエンコーダ装置。
2. 前記検出部は、前記パルス状の電流が生じる期間において出力された前記第１磁気センサの出力信号と前記第２磁気センサの出力信号とに基づいて、前記回転軸の回転数を検出する、請求項１に記載のエンコーダ装置。
3. 前記第１磁気センサと前記第１感磁性部とは前記回転軸の回転方向において互いに重ならない角度位置に配置され、
   前記第２磁気センサと前記第２感磁性部とは前記回転軸の回転方向において互いに重ならない角度位置に配置される、
   請求項１又は請求項２に記載のエンコーダ装置。
4. 前記第１磁気センサは、前記第１感磁性部の角度位置に対する位相差が４５°以上１３５°以下の範囲の角度位置に配置され、
   前記第２磁気センサは、前記回転軸の回転方向において前記第１磁気センサと重ならない角度位置であって、前記第２感磁性部の角度位置に対する位相差が４５°以上１３５°以下の範囲の角度位置に配置される、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
5. 前記第１感磁性部の角度位置は、前記第２感磁性部の角度位置に対して４５°以上１３５°以下の位相差を有する、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
6. 前記第１磁気センサの出力信号を所定の閾値と比較して、前記回転軸の１回転内におけるハイレベルの信号とローレベルの信号とを出力するコンパレータを備え、
   前記ハイレベルの信号が出力される状態が維持される第１タイミングと前記ハイレベルの信号が出力される状態から前記ローレベルの信号が出力される状態へ変わる第２タイミングとのうち前記第１タイミングにおいて前記第１磁気センサの出力信号が出力される、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
7. 前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサは、前記第１感磁性部から前記電流が生じるタイミングと前記第２感磁性部から前記電流が生じるタイミングとにおいて、それぞれ出力信号を出力する、
   請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
8. 前記検出部は、前記第１感磁性部から生じる前記パルス状の電流に基づく検出信号と前記第２感磁性部から生じる前記パルス状の電流に基づく検出信号とを用いて前記回転軸の第２の回転数を検出する、
   請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
9. 前記回転軸の回転数と前記第２の回転数とを照合して、その照合の結果に基づき異常の検出を行う、
   請求項８に記載のエンコーダ装置。
10. 前記第１感磁性部及び前記第２感磁性部は、前記磁界の変化によって大バルクハウゼンジャンプを生じる、
    請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
11. 前記検出部は、外部から電力供給を受けない場合、前記発電部又はバッテリから電力供給を受ける、
    請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
12. 前記電力調整部は、
    前記発電部から生じる前記電流を全波整流する整流器と、
    前記整流器によって整流された電力を所定電圧の電力に調整するレギュレータと、を備える、
    請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
13. 前記電力調整部は、前記整流器と前記レギュレータとの間にコンデンサを備える、
    請求項１２に記載のエンコーダ装置。
14. 前記電力調整部は、前記検出部の検出結果を記憶する記憶部で消費される電力の少なくとも一部を供給する、
    請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
15. 第１のセンサと第２のセンサとを有し、移動部の回転軸の位置情報を検出する検出部と、
    第１感磁性部及び第２感磁性部を有し、前記移動部の回転による磁界の変化により生じるパルス状の電流に基づく電力が発生する発電部と、
    前記電力を所定電圧の電力に調整し、前記検出部で消費される電力の少なくとも一部を供給する電力調整部と、
    前記第１のセンサから出力される出力信号を所定の閾値と比較して、前記回転軸の１回転内におけるハイレベルの信号とローレベルの信号とを出力するコンパレータと、を備え、
    前記第１感磁性部は、前記ハイレベルの信号が出力される期間において前記パルス状の電流として第１の電流を出力し、
    前記第２感磁性部は、前記ローレベルの信号が出力される期間において前記パルス状の電流として第２の電流を出力する、
    エンコーダ装置。
16. 前記電力調整部は、
    前記第１の電流及び前記第２の電流を整流する整流器と、
    前記整流器によって整流された電力を所定電圧の電力に調整するレギュレータと、を備える、
    請求項１５に記載のエンコーダ装置。
17. 前記ハイレベルの信号が出力される状態が維持される第１タイミングと前記ハイレベルの信号が出力される状態から前記ローレベルの信号が出力される状態へ変わる第２タイミングとのうち前記第１タイミングにおいて前記第１磁気センサの出力信号が出力される、
    請求項１５又は請求項１６に記載のエンコーダ装置。
18. 前記第２タイミングと前記ローレベルの信号が出力される状態が維持される第３タイミングとのうち前記第３タイミングにおいて前記第１磁気センサの出力信号が出力される、
    請求項１６に記載のエンコーダ装置。
19. 前記第１のセンサは磁気センサであって、
    前記磁気センサは、前記第１感磁性部から前記パルス状の電流が生じる期間において、前記磁界の変化において前記磁界が相対的に強い位置に配置される、請求項１５から請求項１８のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
20. 請求項１から請求項１９のいずれか一項に記載のエンコーダ装置と、
    前記移動部に動力を供給する動力供給部と、
    前記エンコーダ装置の前記検出部が検出した位置情報を使って前記動力供給部を制御する制御部と、を備える駆動装置。
21. 移動物体と、
    前記移動物体を移動させる請求項２０に記載の駆動装置と、を備えるステージ装置。
22. 請求項２０に記載の駆動装置を備えるロボット装置。

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