JP2022187943A - 運動検出器 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の磁界発生源を用いて高周期の交番磁界を効率よく磁性ワイヤに印加することにより小型化が図られた検出器を提供する。【解決手段】検出器１００は、６個の磁界発生源１１２を有する回転体１１０と、単一の発電センサ１２０とを備える。６個の磁界発生源は、回転体の回転軸から等距離にあるとともに、回転体の周方向に沿って等間隔に配置され、回転体の周方向に隣り合う２個の磁界発生源の磁界の向きが異なり、発電センサは、大バルクハウゼンジャンプを発現する磁性ワイヤ１２１と、磁性ワイヤに巻回されたコイル１２２とを備え、磁性ワイヤは、回転体の回転軸に直交する直線上に配置され、磁性ワイヤの中心位置１２１ａが回転体の回転軸上にある。【選択図】図３Ａ
Description
本発明は、発電センサを用いて運動体の運動を検出する検出器に関する。
大バルクハウゼン効果（大バルクハウゼンジャンプ）を有する磁性ワイヤは、ウィーガンドワイヤ又はパルスワイヤの名で知られている。この磁性ワイヤは、芯部とその芯部を取り囲むように設けられた表皮部とを備えている。芯部及び表皮部の一方は弱い磁界でも磁化方向の反転が起きるソフト（軟磁性）層であり、芯部及び表皮部の他方は強い磁界を与えないと磁化方向が反転しないハード（硬磁性）層である。
ハード層とソフト層がワイヤの軸方向に沿って同じ向きに磁化されているときに、その磁化方向とは反対方向の外部磁界強度が増加してソフト層の磁化方向が反転する磁界強度に達すると、ソフト層の磁化方向が反転する。このとき、大バルクハウゼン効果が発現し、当該磁性ワイヤに巻かれたコイルにパルス信号が誘発される。ソフト層の磁化方向が反転するときの磁界強度を本明細書では「動作磁界」と呼ぶ。また、磁性ワイヤとコイルとをまとめて発電センサと呼ぶ。
上述の外部磁界強度がさらに増加し、ハード層の磁化方向が反転する磁界強度に達すると、ハード層の磁化方向が反転する。ハード層の磁化方向が反転するときの磁界強度を本明細書では「安定化磁界」と呼ぶ。
大バルクハウゼン効果が発現するためには、ハード層とソフト層の磁化方向が一致していることを前提として、ソフト層のみ磁化方向が反転することが必要である。ハード層とソフト層の磁化方向が不一致の状態で、ソフト層のみ磁化方向が反転したとしても、パルス信号は生じないか、あるいは生じたとしても非常に小さい。
ハード層とソフト層がワイヤの軸方向に沿って同じ向きに磁化されているときに、その磁化方向とは反対方向の外部磁界強度が増加してソフト層の磁化方向が反転する磁界強度に達すると、ソフト層の磁化方向が反転する。このとき、大バルクハウゼン効果が発現し、当該磁性ワイヤに巻かれたコイルにパルス信号が誘発される。ソフト層の磁化方向が反転するときの磁界強度を本明細書では「動作磁界」と呼ぶ。また、磁性ワイヤとコイルとをまとめて発電センサと呼ぶ。
上述の外部磁界強度がさらに増加し、ハード層の磁化方向が反転する磁界強度に達すると、ハード層の磁化方向が反転する。ハード層の磁化方向が反転するときの磁界強度を本明細書では「安定化磁界」と呼ぶ。
大バルクハウゼン効果が発現するためには、ハード層とソフト層の磁化方向が一致していることを前提として、ソフト層のみ磁化方向が反転することが必要である。ハード層とソフト層の磁化方向が不一致の状態で、ソフト層のみ磁化方向が反転したとしても、パルス信号は生じないか、あるいは生じたとしても非常に小さい。
この磁性ワイヤによる出力電圧は、磁界の変化スピードにかかわらず一定であり、入力磁界に対するヒステリシス特性を持つためチャタリングがないなどの特徴を有する。そのため、この磁性ワイヤは、磁石及びカウンタ回路と組み合わせて、位置検出器などにも使用される。また、外部電力の供給なく、磁性ワイヤの出力エネルギーにより周辺回路も含めて動作させる事ができる。
発電センサに交番磁界が与えられた場合、１周期に対して正パルス信号１つ及び負パルス信号１つの計２つのパルス信号が発生する。磁界の発生源としての磁石を運動体とし、運動体である磁石と発電センサとの位置関係により発電センサに与えられる磁界が変化するようにすることで、運動体の運動を検出することができる。
しかし、単一の発電センサを用いるのみでは、運動体の運動方向が変化した場合に運動方向の識別がつかない。特許文献１の図１に見られるように、複数の発電センサを用いれば運動方向を識別することができるが、検出器のサイズ及びコストの増加につながる。
特許文献２には、単一の発電センサと、発電センサではない別のセンサ要素とを用いることが記載されている。同文献にはさらに、単一の磁石（2極）を用いた場合と複数の磁石(多極)を用いて分解能を向上させることが記載されている。
また、単一磁石による検出（特許文献２の図２）の構造例として、特許文献３の図１が挙げられる。2極磁石と発電センサを対向させる構造は発電センサの全長まで径を小さくできるので小型化に向く。分解能を上げる（特許文献２の図３）ための構造例として、特許文献４の図１が挙げられる。この種の運動検出器の主な用途に１回転単位の回転数の検出がある。発電センサを用いた運動検出器は本来出力されるはずのパルス信号が場合によっては、出力されないという問題があり、１回転当たり２パルスしか出力されない単一の磁石（２極）の構造では通常は精度が不足し、回転数の検出が正しくできない。
特許文献５には、発電センサ内のコイルに電流を流し磁界を発生させて、出力状態をモニタすることで発電センサ内の磁性ワイヤの磁化方向を判別することが記載されている。同文献では、このような磁化方向の判別により、単一の磁石を用いる場合でも回転数を識別することができるとされている。
しかし、単一の発電センサを用いるのみでは、運動体の運動方向が変化した場合に運動方向の識別がつかない。特許文献１の図１に見られるように、複数の発電センサを用いれば運動方向を識別することができるが、検出器のサイズ及びコストの増加につながる。
特許文献２には、単一の発電センサと、発電センサではない別のセンサ要素とを用いることが記載されている。同文献にはさらに、単一の磁石（2極）を用いた場合と複数の磁石(多極)を用いて分解能を向上させることが記載されている。
また、単一磁石による検出（特許文献２の図２）の構造例として、特許文献３の図１が挙げられる。2極磁石と発電センサを対向させる構造は発電センサの全長まで径を小さくできるので小型化に向く。分解能を上げる（特許文献２の図３）ための構造例として、特許文献４の図１が挙げられる。この種の運動検出器の主な用途に１回転単位の回転数の検出がある。発電センサを用いた運動検出器は本来出力されるはずのパルス信号が場合によっては、出力されないという問題があり、１回転当たり２パルスしか出力されない単一の磁石（２極）の構造では通常は精度が不足し、回転数の検出が正しくできない。
特許文献５には、発電センサ内のコイルに電流を流し磁界を発生させて、出力状態をモニタすることで発電センサ内の磁性ワイヤの磁化方向を判別することが記載されている。同文献では、このような磁化方向の判別により、単一の磁石を用いる場合でも回転数を識別することができるとされている。
運動の検出に際し、複数の発電センサを用いることは、検出器自体のサイズ増加につながりやすい。他方、発電センサが単一であったとしても、発電センサ内の磁性ワイヤの磁化方向を判別することは、処理が複雑となる可能性がある。
そこで、本発明は、単一の発電センサと複数の磁界発生源とを用いて高周期の交番磁界を効率よく磁性ワイヤに印加することにより小型化が図られた検出器を提供することを目的とする。
検出器は、６個の磁界発生源を有する回転体と、単一の発電センサとを備える。前記６個の磁界発生源は、前記回転体の回転軸から等距離にあるとともに、前記回転体の周方向に沿って等間隔に配置され、前記回転体の周方向に隣り合う２個の前記磁界発生源の磁界の向きが異なる。前記単一の発電センサは、大バルクハウゼンジャンプを発現する磁性ワイヤと、前記磁性ワイヤに巻回されたコイルとを備える。前記磁性ワイヤは、前記回転体の回転軸に直交する直線上に配置され、前記磁性ワイヤの中心位置が前記回転体の回転軸上にある。
本発明によれば、複数の磁界発生源を用いて高周期の交番磁界を効率よく磁性ワイヤに印加することにより小型化が図られた検出器を提供することができる。
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施の形態によって限定されるものではない。
［第１実施形態］
図１及び図２に示すように、検出器１００は、回転体１１０と、発電センサ１２０とを備えている。
回転体１１０は、ハブ１１１と６個の磁界発生源１１２とを有する。
ハブ１１１は、その形状が円板状、円柱状又は角柱状などであり、軟磁性体製である。
回転体１１０は、ハブ１１１の軸１１１ａを回転軸として回転する。
６個の磁界発生源１１２は、ハブ１１１の回転軸１１１ａから等距離に、かつ周方向に沿って等間隔となるように、ハブ１１１の外周部に配置されている。
６個の磁界発生源１１２は、径方向に着磁されており、径方向外側に位置する外側磁極部と径方向内側に位置する内側磁極部とを有する。
周方向に隣り合う２個の磁界発生源１１２の外側磁極部は、異極である。
図１及び図２に示すように、検出器１００は、回転体１１０と、発電センサ１２０とを備えている。
回転体１１０は、ハブ１１１と６個の磁界発生源１１２とを有する。
ハブ１１１は、その形状が円板状、円柱状又は角柱状などであり、軟磁性体製である。
回転体１１０は、ハブ１１１の軸１１１ａを回転軸として回転する。
６個の磁界発生源１１２は、ハブ１１１の回転軸１１１ａから等距離に、かつ周方向に沿って等間隔となるように、ハブ１１１の外周部に配置されている。
６個の磁界発生源１１２は、径方向に着磁されており、径方向外側に位置する外側磁極部と径方向内側に位置する内側磁極部とを有する。
周方向に隣り合う２個の磁界発生源１１２の外側磁極部は、異極である。
なお、６個の磁界発生源１１２を、Ｎ極及びＳ極の対を６つ有する単一のリング磁石に置き換えてもよい。
発電センサ１２０は、回転体１１０と回転軸方向に対向するように配置された基板１３０上に配置されている。発電センサ１２０は、磁性ワイヤ１２１と、磁性ワイヤ１２１に巻かれたコイル１２２とを備えている。磁性ワイヤ１２１の軸方向は、回転軸１１１ａと直交し、その軸方向中心部１２１ａは、回転軸１１１ａ上にある。
検出器１００はさらに、基板１３０上に配置された磁気センサ１４０と、信号処理回路（不図示）とを備えている。磁気センサは、回転軸１１１ａに関して、磁性ワイヤ１２１の軸方向第１端部１２１ｂと所定の角度をなすように配置されている。
回転体１１０が回転し、回転軸１１１ａを挟んで対向する２つの磁界発生源１１２のうち、一方が磁性ワイヤ１２１における軸方向第１端部１２１ｂの下方に位置し、他方が軸方向第２端部１２１ｃの下方に位置している様子を図３Ａ及び３Ｂに示す。
仮に、ハブ１１１が軟磁性体製ではない場合、図３Ｃに示すように、周方向に隣り合う２つの磁界発生源１１２のうち、一方の磁界発生源の内側磁極部から、磁性ワイヤ１２１の軸方向中央部を経て、他方の磁界発生源の内側磁極部へと磁力線Ｌ２が通る。
本実施形態において、軟磁性体製のハブ１１１は、本検出器にとって余分な磁力線Ｌ２を遮断する働きがある。
ハブ１１１は、磁界発生源１１２と一体となって回転するため、２つの磁界発生源間の吸引力が回転体１１０の回転運動に影響を与えることはない。
本実施形態において、軟磁性体製のハブ１１１は、本検出器にとって余分な磁力線Ｌ２を遮断する働きがある。
ハブ１１１は、磁界発生源１１２と一体となって回転するため、２つの磁界発生源間の吸引力が回転体１１０の回転運動に影響を与えることはない。
図３Ｂに示すように、径方向に向かい合う２つの磁界発生源１１２のうち、一方の磁界発生源の外側磁極部から磁性ワイヤ１２１を経て他方の磁界発生源の外側磁極部へと向かう磁束Ｌ１が生じる。
また、このような磁束Ｌ１が生じるようにするためには、磁界発生源１１２における２つの磁極の境界部１１２ａは、磁性ワイヤ１２１の軸方向両端面よりも径方向内側に位置していればよい。
また、このような磁束Ｌ１が生じるようにするためには、磁界発生源１１２における２つの磁極の境界部１１２ａは、磁性ワイヤ１２１の軸方向両端面よりも径方向内側に位置していればよい。
発電センサ１２０からパルス電圧が出力されたときに、磁気センサ１４０により、その近傍に位置する磁石の極性を判別することで、特許文献２に見られるような技術を使って、回転方向及び位置の判別ができる。同文献の分類では、「第３グループ：再磁化のトリガ方向は規定されない」に相当する。
磁界発生源が６つ設けられているため、発電センサの１パルスは６０°回転に相当する。回転方向の逆転によっては、発電センサから出力されることが期待されるパルスが最大２つ分、出力されないことがある。この±２パルスの誤差は±１２０°に相当することから、パルスが出力されない場合があっても、回転数の判別に影響はない。
このように、本実施形態によれば、回転数の判別が可能であり、小型で低コストの運動検出器が実現される。
［第２実施形態］
図４、５Ａ及び５Ｂに示すように、検出器２００は、回転体２１０と、発電センサ１２０と磁気センサ１４０とを備えている。
回転体２１０は、ハブ２１１と６個の磁界発生源２１２とを有する。
ハブ２１１は、その形状が円板状、円柱状又は角柱状などであり、軟磁性体製である。
回転体２１０は、ハブ２１１の軸２１１ａを回転軸として回転する。
ハブ２１１の上面の外周縁部には、上面中央部よりも一段下がるように段部２１１ｂが形成されている。
６個の磁界発生源２１２は、ハブ２１１の回転軸２１１ａから等距離に、かつ周方向に沿って等間隔となるように、段部２１１ｂに配置されている。
６個の磁界発生源２１２は、回転軸方向に着磁されており、回転軸方向の一方向を向いた第１磁極部と、他方向を向いた第２磁極部とを有する。
周方向に隣り合う２個の磁界発生源２１２の第１磁極部は、異極である。
図４、５Ａ及び５Ｂに示すように、検出器２００は、回転体２１０と、発電センサ１２０と磁気センサ１４０とを備えている。
回転体２１０は、ハブ２１１と６個の磁界発生源２１２とを有する。
ハブ２１１は、その形状が円板状、円柱状又は角柱状などであり、軟磁性体製である。
回転体２１０は、ハブ２１１の軸２１１ａを回転軸として回転する。
ハブ２１１の上面の外周縁部には、上面中央部よりも一段下がるように段部２１１ｂが形成されている。
６個の磁界発生源２１２は、ハブ２１１の回転軸２１１ａから等距離に、かつ周方向に沿って等間隔となるように、段部２１１ｂに配置されている。
６個の磁界発生源２１２は、回転軸方向に着磁されており、回転軸方向の一方向を向いた第１磁極部と、他方向を向いた第２磁極部とを有する。
周方向に隣り合う２個の磁界発生源２１２の第１磁極部は、異極である。
なお、６個の磁界発生源２１２を、Ｎ極及びＳ極の対を６つ有する単一のリング磁石又は円板状磁石に置き換えてもよい。また、第２実施形態におけるハブ２１１は、軟磁性体製でなくてもよく、さらには磁性が無くてもよい。
ハブ２１１の上面中央部は、磁界発生源が配置されている段部２１１ｂよりも磁性ワイヤに近い位置にある。そのため、周方向に隣り合う２つの磁界発生源２１２のうち、一方の磁界発生源から磁性ワイヤ中央部を経て他方の磁界発生源へと向かう磁束（本検出器にとって余分な磁束）を、ハブ２１１の上面中央部により遮断することができる。
６個の磁界発生源が、単一部材に対する多極着磁により形成されている場合、その磁束はあまり遠くまで及ばないため、磁性ワイヤと磁界発生源とをより近づけて配置する必要がある。磁性ワイヤと磁界発生源との回転軸方向の間隔を、磁性ワイヤの長さの半分以下とすることが好ましい。
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、回転数の判別が可能であり、小型で低コストの運動検出器が実現される。
［第３実施形態］
図６に示すように、検出器３００は、回転体３１０と発電センサ１２０と磁気センサ１４０とを備えている。
回転体３１０は、ハブ３１１と６個の磁界発生源３１２とを有する。
ハブ３１１は、六角柱状であり、軟磁性体製である。
回転体３１１は、ハブ３１１の軸を回転軸として回転する。
６個の磁界発生源３１２は、棒状の磁石であり、ハブ３１１の回転軸から等距離に、かつ周方向に沿って等間隔となるように、ハブ３１１の６つの外周面にそれぞれ取り付けられている。６個の磁界発生源３１２は周方向に着磁されている。また、周方向に隣り合う２個の磁界発生源において、一方の磁界発生源の磁極部と、その磁極部と隣り合う他方の磁界発生源の磁極部とは、同極である。
図６に示すように、検出器３００は、回転体３１０と発電センサ１２０と磁気センサ１４０とを備えている。
回転体３１０は、ハブ３１１と６個の磁界発生源３１２とを有する。
ハブ３１１は、六角柱状であり、軟磁性体製である。
回転体３１１は、ハブ３１１の軸を回転軸として回転する。
６個の磁界発生源３１２は、棒状の磁石であり、ハブ３１１の回転軸から等距離に、かつ周方向に沿って等間隔となるように、ハブ３１１の６つの外周面にそれぞれ取り付けられている。６個の磁界発生源３１２は周方向に着磁されている。また、周方向に隣り合う２個の磁界発生源において、一方の磁界発生源の磁極部と、その磁極部と隣り合う他方の磁界発生源の磁極部とは、同極である。
なお、第２実施形態と同様に、第３実施形態においても、ハブ３１１の上面の外周縁部に上面中央部よりも一段下がるように段部を形成し、その段部に６個の磁界発生源３１２を配置してもよい。
［回転数、回転方向を判定する方法］
図２において、回転体（あるいは運動体）１１０の右回転を正転、左回転を反転とする。回転時に発電センサ１２０に印加される磁界Ｈａを図７Ａに示す。また、正転時に発電センサ１２０に生じる正パルス信号を符号Ｐで示し、信号Ｐの出力の前提となる安定化磁界を符号Ｐｓで示し、負パルス信号を符号Ｎで示し、信号Ｎの出力の前提となる安定化磁界を符号Ｎｓで示す。安定化磁界は±Ｈ２、動作磁界は±Ｈ１とする。反転時の出力は正転時と同一符号で示すが、正転時は白塗り、反転時は黒塗りで示す。
磁界発生源１１２から発電センサ１２０に印加される磁界は、１回転３周期の交番磁界となる。よって、発電センサ１２０は、正転１回転につき正負（Ｐ，Ｎ）の信号を３回出力し、反転１回転についても、正転時と同じように正負（Ｐ，Ｎ）の信号を３回出力する。
図２において、回転体（あるいは運動体）１１０の右回転を正転、左回転を反転とする。回転時に発電センサ１２０に印加される磁界Ｈａを図７Ａに示す。また、正転時に発電センサ１２０に生じる正パルス信号を符号Ｐで示し、信号Ｐの出力の前提となる安定化磁界を符号Ｐｓで示し、負パルス信号を符号Ｎで示し、信号Ｎの出力の前提となる安定化磁界を符号Ｎｓで示す。安定化磁界は±Ｈ２、動作磁界は±Ｈ１とする。反転時の出力は正転時と同一符号で示すが、正転時は白塗り、反転時は黒塗りで示す。
磁界発生源１１２から発電センサ１２０に印加される磁界は、１回転３周期の交番磁界となる。よって、発電センサ１２０は、正転１回転につき正負（Ｐ，Ｎ）の信号を３回出力し、反転１回転についても、正転時と同じように正負（Ｐ，Ｎ）の信号を３回出力する。
図７Ｂに、磁気センサ１４０に印加される磁界Ｈｂを一点鎖線で示す。磁気センサ１４０は、前述のとおり、回転軸１１１ａに関して軸方向第１端部１２１ｂと所定の角度をなすように配置されている。そのため、上記所定の角度が３０度であれば、交番磁界Ｈｂは、図７Ａに示した交番磁界Ｈａより３０度位相がずれる。磁気センサ１４０として、例えばホール素子、磁気抵抗効果素子（ＳＶ－ＧＭＲ、ＴＭＲ）のようにＮＳ極（図におけるプラス及びマイナス）を判別できる磁気センサを使用することができる。この場合、発電センサ１２０から、正転の３つのＰ信号、反転の３つのＮ信号が出力されると、磁気センサ１４０からマイナス磁界を検出した信号が出力される。これを図中の白塗り及び黒塗りの三角形で示す。また、発電センサ１２０から、正転の３つのＮ信号、反転の３つのＰ信号が出力されると、磁気センサ１４０からはプラス磁界を検出した信号が出力される。これを図中の白塗り及び黒塗りの四角形で示す。
図７Ｃ（Ａ）に、発電センサ１２０の出力信号と磁気センサ１４０の検出信号との組み合わせを示す。
図７Ｃ（Ａ）に、発電センサ１２０の出力信号と磁気センサ１４０の検出信号との組み合わせを示す。
図７Ｃ（Ｂ）に回転座標を示す。正パルス信号Ｐが出力されてから、運動体１１０が符号Ｒに示すように右回転し、次の信号Ｎ´が検出されるまでの回転角度は、＋６０度である。その一方で、正パルス信号Ｐが出力された直後に運動体１１０が符号Ｌに示すように左回転した場合、次の信号は信号Ｎであることが期待される。しかし、安定化磁界Ｎｓを経ていないことから、信号Ｎは出力されないか、あるいは出力されたとしても非常に小さく、評価することが困難である。よって、次の、評価できる信号Ｐ´の左回転信号が出力されるまでの回転角度は、約－（６０度＋α）となる。このように正転、反転の双方において安定化磁界が印加されない回転運動が起きても、同一信号で重複する範囲が発生しない。また、判定できる位置の範囲は３６０度未満となり、運動体１１０の回転数を正確に検出することができる。
運動体１１０の回転方向を判定する方法について、理解を容易にするため、一例として連続する信号を２つとして説明する。
判定は、メモリを含む信号処理回路（不図示）により行われる。この信号処理回路は、識別機能と参照機能と演算機能とを有する。まず、信号処理回路は、識別機能により、発電センサ１２０からの信号を、Ｐ、Ｐ’、Ｎ、及びＮ’の４つのいずれかとして識別する。次に、信号処理回路は、参照機能にて、回転数及び回転方向の計数を開始する初期状態で記憶された１つ前の（前状態）履歴信号と、その後の回転に伴う信号（新状態）とを順次、メモリに書き込む。信号処理回路は、メモリに格納された過去と現在の連続する２つの信号を、予め設定した４種類のコード化したテーブルで検索し、一致したカウント値を返す。このテーブルの一例を図７Ｄに示す。信号処理回路は、信号が入力される毎に検索を行い、その結果のカウント値を演算機能にて、順次加減算する。加減算された数値は、その時点での回転数と回転方向を表すことになる。信号Ｎと信号Ｐとの間に規準位置を設定し、図７Ｄに示したようなテーブルを用いることで、運動体１１０の回転方向及び回転数を正確にカウントできる。
判定は、メモリを含む信号処理回路（不図示）により行われる。この信号処理回路は、識別機能と参照機能と演算機能とを有する。まず、信号処理回路は、識別機能により、発電センサ１２０からの信号を、Ｐ、Ｐ’、Ｎ、及びＮ’の４つのいずれかとして識別する。次に、信号処理回路は、参照機能にて、回転数及び回転方向の計数を開始する初期状態で記憶された１つ前の（前状態）履歴信号と、その後の回転に伴う信号（新状態）とを順次、メモリに書き込む。信号処理回路は、メモリに格納された過去と現在の連続する２つの信号を、予め設定した４種類のコード化したテーブルで検索し、一致したカウント値を返す。このテーブルの一例を図７Ｄに示す。信号処理回路は、信号が入力される毎に検索を行い、その結果のカウント値を演算機能にて、順次加減算する。加減算された数値は、その時点での回転数と回転方向を表すことになる。信号Ｎと信号Ｐとの間に規準位置を設定し、図７Ｄに示したようなテーブルを用いることで、運動体１１０の回転方向及び回転数を正確にカウントできる。
［１回転内の位置と回転数を同期する方法］
検出器をモーターの多回転用として用いる場合、モーター駆動システムの停電中は、図７Ｄを参照しながら先に述べた方法で回転数を検出する。モーター駆動システムの起動時には、信号Ｐ、Ｐ´、Ｎ、及びＮ´は、１回転にそれぞれ２箇所存在するため、２つの領域の二者択一となり、回転数を特定できない。そのため、回転数カウンタの基準位置からの変位角度を判別する必要がある。そこで、１回転アブソリュート型の位置センサを外付けすることで、どの領域に位置しているかを判別し、回転数を特定することができる。
検出器をモーターの多回転用として用いる場合、モーター駆動システムの停電中は、図７Ｄを参照しながら先に述べた方法で回転数を検出する。モーター駆動システムの起動時には、信号Ｐ、Ｐ´、Ｎ、及びＮ´は、１回転にそれぞれ２箇所存在するため、２つの領域の二者択一となり、回転数を特定できない。そのため、回転数カウンタの基準位置からの変位角度を判別する必要がある。そこで、１回転アブソリュート型の位置センサを外付けすることで、どの領域に位置しているかを判別し、回転数を特定することができる。
これまでに説明した実施形態に関し、以下の付記を開示する。
［付記１］
６個の磁界発生源を有する回転体と、
単一の発電センサと
を備え、
前記６個の磁界発生源は、前記回転体の回転軸から等距離にあるとともに、前記回転体の周方向に沿って等間隔に配置され、
前記回転体の周方向に隣り合う２個の前記磁界発生源の磁界の向きが異なり、
前記単一の発電センサは、大バルクハウゼンジャンプを発現する磁性ワイヤと、前記磁性ワイヤに巻回されたコイルとを備え、
前記磁性ワイヤは、前記回転体の回転軸に直交する直線上に配置され、前記磁性ワイヤの中心位置が前記回転体の回転軸上にある、
回転体の運動を検出する検出器。
［付記２］
前記６個の磁界発生源が、６個の磁石と、６箇所に着磁が施された単一の磁石とのいずれかである、付記１に記載の検出器。
［付記３］
前記６個の磁石又は前記単一の磁石の着磁方向が、前記回転体の回転軸と直交する、付記２に記載の検出器。
［付記４］
前記回転体が軟磁性体により形成されたハブであり、前記６個の磁石又は前記単一の磁石が前記ハブに設けられている、付記２又は３に記載の検出器。
［付記５］
前記６個の磁石又は前記単一の磁石が前記回転体の外周部に配置され、前記６個の磁石の径方向中心位置又は前記単一の磁石における６つの着磁箇所の径方向中心位置が、前記磁性ワイヤの両端部よりも径方向内側にある、付記４に記載の検出器。
［付記６］
前記６個の磁石又は前記単一の磁石の着磁方向が、前記回転体の回転軸と平行である、付記２に記載の検出器。
［付記７］
前記６個の磁石又は前記単一の磁石から前記磁性ワイヤまでの距離が、前記磁性ワイヤの全長の半分以下である、付記６に記載の検出器。
［付記８］
前記回転体が軟磁性体部により形成されたハブであり、前記６個の磁石又は前記単一の磁石が前記ハブに設けられている、付記６又は７に記載の検出器。
［付記９］
前記磁性ワイヤと対向する前記ハブの表面の外周縁部に、前記表面の中央部よりも一段下がるように段部が形成され、
前記段部に前記６個の磁石又は前記単一の磁石が配置されている、
付記８に記載の検出器。
［付記１０］
前記６個の磁石又は前記単一の磁石の着磁方向が、前記回転体の回転軸を中心とする円の円周方向又は円周接線方向である、付記２に記載の検出器。
［付記１１］
前記回転体が軟磁性体により形成されたハブであり、前記６個の磁石又は前記単一の磁石が前記ハブに設けられている、付記１０に記載の検出器。
［付記１２］
前記発電センサが信号を出力したときの前記磁界発生源からの磁界を検出する磁気センサと、
前記回転体の回転に応じて前記発電センサ及び前記磁気センサが出力する信号に基づき、前記回転体の回転数及び回転方向を求める回路と
をさらに備える付記１～１１のいずれか一項に記載の検出器。
［付記１］
６個の磁界発生源を有する回転体と、
単一の発電センサと
を備え、
前記６個の磁界発生源は、前記回転体の回転軸から等距離にあるとともに、前記回転体の周方向に沿って等間隔に配置され、
前記回転体の周方向に隣り合う２個の前記磁界発生源の磁界の向きが異なり、
前記単一の発電センサは、大バルクハウゼンジャンプを発現する磁性ワイヤと、前記磁性ワイヤに巻回されたコイルとを備え、
前記磁性ワイヤは、前記回転体の回転軸に直交する直線上に配置され、前記磁性ワイヤの中心位置が前記回転体の回転軸上にある、
回転体の運動を検出する検出器。
［付記２］
前記６個の磁界発生源が、６個の磁石と、６箇所に着磁が施された単一の磁石とのいずれかである、付記１に記載の検出器。
［付記３］
前記６個の磁石又は前記単一の磁石の着磁方向が、前記回転体の回転軸と直交する、付記２に記載の検出器。
［付記４］
前記回転体が軟磁性体により形成されたハブであり、前記６個の磁石又は前記単一の磁石が前記ハブに設けられている、付記２又は３に記載の検出器。
［付記５］
前記６個の磁石又は前記単一の磁石が前記回転体の外周部に配置され、前記６個の磁石の径方向中心位置又は前記単一の磁石における６つの着磁箇所の径方向中心位置が、前記磁性ワイヤの両端部よりも径方向内側にある、付記４に記載の検出器。
［付記６］
前記６個の磁石又は前記単一の磁石の着磁方向が、前記回転体の回転軸と平行である、付記２に記載の検出器。
［付記７］
前記６個の磁石又は前記単一の磁石から前記磁性ワイヤまでの距離が、前記磁性ワイヤの全長の半分以下である、付記６に記載の検出器。
［付記８］
前記回転体が軟磁性体部により形成されたハブであり、前記６個の磁石又は前記単一の磁石が前記ハブに設けられている、付記６又は７に記載の検出器。
［付記９］
前記磁性ワイヤと対向する前記ハブの表面の外周縁部に、前記表面の中央部よりも一段下がるように段部が形成され、
前記段部に前記６個の磁石又は前記単一の磁石が配置されている、
付記８に記載の検出器。
［付記１０］
前記６個の磁石又は前記単一の磁石の着磁方向が、前記回転体の回転軸を中心とする円の円周方向又は円周接線方向である、付記２に記載の検出器。
［付記１１］
前記回転体が軟磁性体により形成されたハブであり、前記６個の磁石又は前記単一の磁石が前記ハブに設けられている、付記１０に記載の検出器。
［付記１２］
前記発電センサが信号を出力したときの前記磁界発生源からの磁界を検出する磁気センサと、
前記回転体の回転に応じて前記発電センサ及び前記磁気センサが出力する信号に基づき、前記回転体の回転数及び回転方向を求める回路と
をさらに備える付記１～１１のいずれか一項に記載の検出器。
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
１００、２００、３００ 運動検出器
１１０、２１０、３１０ 運動体
１１１、２１１、３１１ 軟磁性体部
１１２、２１２、３１２ 磁界発生源
１２０、２２０ 発電センサ
１２１、２２１ 磁性ワイヤ
１２２、２２２ コイル
１４０ 磁気センサ
１１０、２１０、３１０ 運動体
１１１、２１１、３１１ 軟磁性体部
１１２、２１２、３１２ 磁界発生源
１２０、２２０ 発電センサ
１２１、２２１ 磁性ワイヤ
１２２、２２２ コイル
１４０ 磁気センサ
Claims (12)
- ６個の磁界発生源を有する回転体と、
単一の発電センサと
を備え、
前記６個の磁界発生源は、前記回転体の回転軸から等距離にあるとともに、前記回転体の周方向に沿って等間隔に配置され、
前記回転体の周方向に隣り合う２個の前記磁界発生源の磁界の向きが異なり、
前記単一の発電センサは、大バルクハウゼンジャンプを発現する磁性ワイヤと、前記磁性ワイヤに巻回されたコイルとを備え、
前記磁性ワイヤは、前記回転体の回転軸に直交する直線上に配置され、前記磁性ワイヤの中心位置が前記回転体の回転軸上にある、
回転体の運動を検出する検出器。 - 前記６個の磁界発生源が、６個の磁石と、６箇所に着磁が施された単一の磁石とのいずれかである、請求項１に記載の検出器。
- 前記６個の磁石又は前記単一の磁石の着磁方向が、前記回転体の回転軸と直交する、請求項２に記載の検出器。
- 前記回転体が軟磁性体により形成されたハブであり、前記６個の磁石又は前記単一の磁石が前記ハブに設けられている、請求項２又は３に記載の検出器。
- 前記６個の磁石又は前記単一の磁石が前記回転体の外周部に配置され、前記６個の磁石の径方向中心位置又は前記単一の磁石における６つの着磁箇所の径方向中心位置が、前記磁性ワイヤの両端部よりも径方向内側にある、請求項４に記載の検出器。
- 前記６個の磁石又は前記単一の磁石の着磁方向が、前記回転体の回転軸と平行である、請求項２に記載の検出器。
- 前記６個の磁石又は前記単一の磁石から前記磁性ワイヤまでの距離が、前記磁性ワイヤの全長の半分以下である、請求項６に記載の検出器。
- 前記回転体が軟磁性体部により形成されたハブであり、前記６個の磁石又は前記単一の磁石が前記ハブに設けられている、請求項６又は７に記載の検出器。
- 前記磁性ワイヤと対向する前記ハブの表面の外周縁部に、前記表面の中央部よりも一段下がるように段部が形成され、
前記段部に前記６個の磁石又は前記単一の磁石が配置されている、
請求項８に記載の検出器。 - 前記６個の磁石又は前記単一の磁石の着磁方向が、前記回転体の回転軸を中心とする円の円周方向又は円周接線方向である、請求項２に記載の検出器。
- 前記回転体が軟磁性体により形成されたハブであり、前記６個の磁石又は前記単一の磁石が前記ハブに設けられている、請求項１０に記載の検出器。
- 前記発電センサが信号を出力したときの前記磁界発生源からの磁界を検出する磁気センサと、
前記回転体の回転に応じて前記発電センサ及び前記磁気センサが出力する信号に基づき、前記回転体の回転数及び回転方向を求める回路と
をさらに備える請求項１～１１のいずれか一項に記載の検出器。
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