JP4418308B2 - 回転検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転体の回転速度及び回転方向を検出する回転検出装置に関するものである。

従来より、回転検出装置は、たとえば図５に示すように、多極着磁磁石又は周囲にマグネットを有する回転体１の回転に伴う磁束の変化がホール素子等の磁電変換素子２で読み取られ、その出力が増幅回路３で増幅され、波形整形回路４でパルス波形に整形されると、出力回路５から回転体１の回転速度に応じたパルス出力が得られる構成となっている。

ところで、このような構成では、回転体１の回転速度に応じたパルス出力が得られるが、磁電変換素子２が１個であるため、回転体１の回転方向の検出を行うことは不可能となっている。このような場合、たとえば図６に示すように、２個の磁電変換素子２ａ，２ｂにより、回転体１の回転に伴う磁束の変化を読み取ることで、方向検出回路６により、回転体１の回転方向の検出を行うことが可能となり、回転体１の回転速度に応じたパルス出力と回転方向出力とが得られる。

また、特許文献１で提案されている回転検出装置のように、側面部に段差が規則的に形成された磁性体からなる回転体と、その回転体の側面部に対向するよう配置された複数個のホール素子とを備え、さらにそれぞれのホール素子の回転体との対向面とは反対の面に磁石を設け、回転体の突部とホール素子側の磁石とによる磁束の変化を各ホール素子によって読み取ることで、回転体が多極着磁磁石以外の鉄等の一般的な磁性体であっても回転体の回転速度に応じたパルス出力と回転方向出力とを得ることができる。
特開平０６−３１７４３０号公報

ところが、上述した図６及び特許文献１に示される回転検出装置では、図６を代表させて説明すると、外部振動等が加わった場合、回転体１と磁電変換素子２ａ，２ｂとの相対位置にズレ等を生じることがある。このような場合、２個の磁電変換素子２ａ，２ｂによって読み取られる回転体１の回転に伴う磁束が不規則に変化してしまい、出力回路５からのパルス出力が誤発信されてしまうばかりか、回転体１の回転速度や回転方向を正確に検出することができなくなってしまうことになる。

このような場合、たとえば図７に示すように、磁電変換素子２ａ，２ｂ、増幅回路３、波形整形回路４、出力回路５、方向検出回路６をＩＣのチップ上に組み込んで１チップ化するものとしたとき、回転体１の回転速度に応じたパルス出力と回転方向出力との波形判定を行う波形判定回路７を出力回路５の出力側（センサＡｓｓｙ側）に別途設けることで、受け側（ＥＣＵ等）９では回転体１の回転速度に応じた正確なパルス出力を得ることができ、併せて回転体１の回転方向を正確に判定することができるが、別途必要となる波形判定回路７により部品点数が増加してしまう。

またこのような場合、上記同様に１チップ化したたとえば図８に示すように、パルス出力と回転方向出力とを受け取る受け側（ＥＣＵ等）９に波形判定処理回路８を設け、他の検出センサから得られる回転体１の回転速度の検出信号と回転方向検出信号との波形判定処理を行うことにより、回転体１の回転速度に応じた正確なパルス出力を得ることができ、併せて回転体１の回転方向を正確に判定することができるが、受け側９に波形判定処理を行わせるための波形判定処理回路８が別途必要となり、上記同様に、部品点数が増加してしまうことになる。

解決しようとする問題点は、外部振動等が加わると、回転体と磁電変換素子との相対位置にズレ等が生じ、回転体の回転に伴う磁束が不規則に変化してしまい、パルス出力が誤発信されてしまうばかりか、回転体の回転速度や回転方向を正確に検出することができなくなってしまい、さらには回転体と磁電変換素子との相対位置のズレ等による不具合を解消しようとすると、波形判定又は波形判定処理を行う波形判定回路又は波形判定処理回路が別途必要となり、部品点数が増加してしまうという点である。

本発明の回転検出装置は、回転体の回転速度及び回転方向を検出する回転検出装置であって、前記回転体の回転方向に沿って平行に設けられた複数の磁電変換素子と、前記複数の磁電変換素子からの出力波形に基づき、それらが所定の波形判定条件から正常回転か否かを判定する波形判定回路とを備え、前記波形判定回路は、前記複数の磁電変換素子からの出力波形の位相差及び周期に基づく前記所定の波形判定条件から正常回転か否かを判定することを特徴とする。
また、前記波形判定回路により、正常回転と判定されたとき、前記回転体の回転速度及び回転方向の検出結果が出力されるようにすることができる。
また、前記複数の磁電変換素子からの出力を増幅する増幅回路と、前記増幅器からの増幅出力の波形を整形する波形整形回路と、前記整形された波形に基づき前記回転速度及び回転方向を示すパルス出力を行う出力回路とを備え、前記波形判定回路は、正常回転と判定したとき、前記出力回路からのパルス出力を行わせるようにすることができる。
本発明の回転検出装置は、回転体の回転速度及び回転方向を検出する回転検出装置であって、前記回転体の回転方向に沿って平行に設けられた複数の磁電変換素子と、前記複数の磁電変換素子からの出力を増幅する増幅回路と、前記増幅器からの増幅出力の波形を整形する波形整形回路と、前記整形された波形に基づき前記回転速度及び回転方向を示すパルス出力を行う出力回路と、前記複数の磁電変換素子からの出力波形の位相差及び周期に基づき、それらが所定の波形判定条件から正常回転か否かを判定し、正常回転と判定したとき、前記出力回路からのパルス出力を行わせる波形判定回路とを備え、これらがＩＣのチップ上に組み込まれて１チップ化されていることを特徴とする。
本発明に係る回転検出装置では、回転体の回転方向に沿って平行に設けられた複数の磁電変換素子からの出力波形に基づき、波形判定回路によりそれらが所定の波形判定条件から正常回転か否かを判定することで、外部振動等による回転体と磁電変換素子との相対位置のズレ等による誤検出を防止することができる。

本発明の回転検出装置によれば、外部振動等による回転体と磁電変換素子との相対位置のズレ等による誤検出を防止するようにしたので、その相対位置のズレ等による誤発信を防止することができ、併せて波形判定回路を複数の磁電変換素子の出力側に組み込むことで、波形判定又は波形判定処理を行う回路又は処理回路が別途必要としなくなり、部品点数の増加を抑制することができる。

本発明の回転検出装置は、回転体の回転方向に沿って平行に設けられた複数の磁電変換素子からの出力波形に基づき、波形判定回路によりそれらが所定の波形判定条件から正常回転か否かを判定することで、外部振動等による回転体と磁電変換素子との相対位置のズレ等による誤検出を防止し、その相対位置のズレ等による誤発信を防止するとともに、波形判定回路を複数の磁電変換素子の出力側に組み込むことで、波形判定又は波形判定処理を行う回路又は処理回路を別途必要としなくなり、部品点数の増加を抑制するようにした。

図１は、本発明の回転検出装置の一実施形態を示す図、図２は、図１の波形判定回路による波形判定を行う際の波形判定条件の一例を示す図、図３は、図１の回転検出装置の回転検出センサ部を１チップ化した場合を説明するための図、図４は、図１の回転検出装置の構成を変えた場合の他の実施形態を示す図である。

図１に示すように、回転検出装置は、回転体１０と回転検出センサ部２０とを有している。回転体１０は、多極着磁磁石又は周囲に複数のマグネットを有するもので構成されている。

回転検出センサ部２０は、ＩＣのチップ上に組み込まれて１チップ化されるものであり、たとえば２個の磁電変換素子２１ａ，２１ｂと、増幅回路２２と、波形整形回路２３と、出力回路２４と、波形判定回路２５とを有している。

磁電変換素子２１ａ，２１ｂは、ホール素子又は磁気抵抗型素子（ＭＲ素子）等よりなるものである。磁電変換素子２１ａ，２１ｂは、回転体１０の回転方向に対して平行に配置されるとともに、それぞれの間隔が、たとえば回転体１０の磁極性のピッチの半分より小さくなるようになされている。

増幅回路２２は、磁電変換素子２１ａ，２１ｂの出力Ｖ１，Ｖ２を増幅する。波形整形回路２３は、増幅回路２２からの増幅出力である磁電変換素子２１ａ，２１ｂの出力をパルス波形に整形する。出力回路２４は、回転体１０の回転速度に応じたパルス出力と回転方向出力とを行う。

波形判定回路２５は、磁電変換素子２１ａ，２１ｂの出力Ｖ１，Ｖ２の位相及び周期がｎ周期（たとえば３周期分等）の間連続して正常回転時の後述する波形判定条件に一致したときに、出力回路２４に対し、回転体１０の回転速度に応じたパルス出力と回転方向出力とを行わせるためのパルスを出力する。

このような構成の回転検出装置では、回転体１０の回転に伴う磁束の変化が磁電変換素子２１ａ，２１ｂで読み取られ、その出力Ｖ１，Ｖ２が増幅回路２２で増幅され、波形整形回路２３でパルス波形に整形されると、出力回路２４から回転体１０の回転速度に応じたパルス出力と回転方向出力とが得られる。

このとき、波形判定回路２５により、磁電変換素子２１ａ，２１ｂの出力Ｖ１，Ｖ２の位相及び周期がｎ周期（たとえば３周期分等）の間連続して正常回転時の後述する波形判定条件に一致したときに、出力回路２４に対し、パルス出力と回転方向出力とを行わせるためのパルスが出力される。

ここで、波形判定回路２５による波形判定条件は、たとえば図２に示すようになっている。すなわち、回転体１０の挙動として、i−正常回転（正回転）、ii−正常回転（逆回転）、iii−回転方向振動（小）、iv−回転方向振動（中）、v−回転方向振動（大）、碌ギャップ方向振動の６通りがあり、それぞれの位相差及び周期から正常か否かの判定が行われる。

すなわち、出力Ｖ１，Ｖ２の波形比較においては、
i−正常回転（正回転）での位相差の場合、
Ｖ１に対してＶ２が、０°＜位相差＜１８０°の位相遅れ・・・（１）
となり、
周期がＴ_−Ｖ１＝Ｔ_−Ｖ２・・・（２）
となる。
この場合の判定においては、
（１）且つ（２）の状態がｎ周期の間隔で起こったときに、正常回転と判定され、パルスが出力される。

ii−正常回転（逆回転）での位相差の場合、
Ｖ１に対してＶ２が、１８０°＜位相差＜３６０°の位相遅れ・・・（３）
となり、
周期がＴ_−Ｖ１＝Ｔ_−Ｖ２・・・（２）
となる。
この場合の判定においては、
（３）且つ（４）の状態がｎ周期の間隔で起こったときに、正常回転と判定され、パルスが出力される。

iii−回転方向振動（小）での位相差の場合、
Ｖ１，Ｖ２が同位相又は１８０°の位相差
となり、
周期が同じであるＴ_−Ｖ１＝Ｔ_−Ｖ２
となる。
この場合の判定においては、
正常回転による磁気変化でないと判定し、パルスが出力されない。

iv−回転方向振動（中）での位相差の場合、
Ｖ１，Ｖ２の位相差が不定
となり、
周期がＶ１，Ｖ２にてＴ_−Ｖ１≠Ｔ_−Ｖ２
となる。
この場合の判定においては、
正常回転による磁気変化でないと判定し、パルスが出力されない。

v−回転方向振動（大）での位相差の場合、
i，iiの状態が交互に発生し、
周期が同じであるＴ_−Ｖ１＝Ｔ_−Ｖ２
となる。
この場合の判定においては、
正常回転による磁気変化でないと判定し、パルスが出力されない。
ただし、i又はiiの状態がｎ周期の間隔で起こったときに、正常回転と判定され、パルスが出力される。

viギャップ方向振動での位相差の場合、
Ｖ１，Ｖ２は同位相
となり、
周期が同じであるＴ_−Ｖ１＝Ｔ_−Ｖ２
となる。
この場合の判定においては、
正常回転による磁気変化でないと判定し、パルスが出力されない。ここで、ギャップとは、回転体１０と磁電変換素子２１ａ，２１ｂとの間の隙間のことである。

よって、波形判定回路２５により、磁電変換素子２１ａ，２１ｂの出力Ｖ１，Ｖ２の位相及び周期がｎ周期（たとえば３周期分等）の間連続して正常回転時の波形判定条件に一致したときに、出力回路２４に対し、パルス出力と回転方向出力とを行わせるためのパルスが出力されるため、外部振動等が加わっても、常に正確な回転体１０の回転速度に応じたパルス出力と回転方向出力とが得られる。

このように、本実施形態では、回転体１０の回転方向に沿って平行に設けられた磁電変換素子２１ａ，２１ｂからの出力Ｖ１，Ｖ２に基づき、波形判定回路２５によりそれらが所定の波形判定条件から正常回転か否かを判定するようにしたので、外部振動等による回転体１０と磁電変換素子２１ａ，２１ｂとの回転方向及びギャップ方向における相対位置のズレ等による誤検出を防止することができ、その相対位置のズレ等による誤発信を防止することができるとともに、波形判定回路２５を磁電変換素子２１ａ，２１ｂの出力側に組み込むことで、従来のように、波形判定又は波形判定処理を行う回路又は処理回路を別途必要としなくなり、部品点数の増加を抑制することができる。

なお、本実施形態では、２個の磁電変換素子２１ａ，２１ｂを設けた場合について説明したが、これに限らず、たとえば図４に示すように、３個の磁電変換素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃを設けてもよい。この場合、磁電変換素子２１ａ，２１ｂの出力を増幅回路２２ａによって増幅し、その出力をＶ１とし、磁電変換素子２１ｂ，２１ｃの出力を増幅回路２２ｂによって増幅し、その出力をＶ２とすることで、上述した波形判定回路２５による波形判定条件に従い、出力回路２４から回転体１０の回転速度に応じた正確なパルス出力と回転方向出力とが得られる。なお、磁電変換素子にあっては、４個以上であってもよいことは勿論である。

エンコーダによる回転検出及び回転方向検出にも適用することができる。

本発明の回転検出装置の一実施形態を示す図である。 図１の波形判定回路による波形判定を行う際の波形判定条件の一例を示す図である。 図１の回転検出装置の回転検出センサ部を１チップ化した場合を説明するための図である。 図１の回転検出装置の構成を変えた場合の他の実施形態を示す図である。 従来の回転検出装置の一例を示す図である。 従来の回転検出装置の他の例を示す図である。 図６の回転検出装置を１チップ化した場合を説明するための図である。 図６の回転検出装置を１チップ化した場合を説明するための図である。

符号の説明

１０ 回転体
２０ 回転検出センサ部
２１ａ〜２１ｃ 磁電変換素子
２２，２２ａ，２２ｂ 増幅回路
２３ 波形整形回路
２４ 出力回路
２５ 波形判定回路

Claims (4)

1. 回転体の回転速度及び回転方向を検出する回転検出装置であって、
   前記回転体の回転方向に沿って平行に設けられた複数の磁電変換素子と、
   前記複数の磁電変換素子からの出力波形に基づき、それらが所定の波形判定条件から正常回転か否かを判定する波形判定回路とを備え、
   前記波形判定回路は、前記複数の磁電変換素子からの出力波形の位相差及び周期に基づく前記所定の波形判定条件から正常回転か否かを判定する
   ことを特徴とする回転検出装置。
2. 前記波形判定回路により、正常回転と判定されたとき、前記回転体の回転速度及び回転方向の検出結果が出力されることを特徴とする請求項１に記載の回転検出装置。
3. 前記複数の磁電変換素子からの出力を増幅する増幅回路と、
   前記増幅器からの増幅出力の波形を整形する波形整形回路と、
   前記整形された波形に基づき前記回転速度及び回転方向を示すパルス出力を行う出力回路とを備え、
   前記波形判定回路は、正常回転と判定したとき、前記出力回路からのパルス出力を行わせる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転検出装置。
4. 回転体の回転速度及び回転方向を検出する回転検出装置であって、
   前記回転体の回転方向に沿って平行に設けられた複数の磁電変換素子と、
   前記複数の磁電変換素子からの出力を増幅する増幅回路と、
   前記増幅器からの増幅出力の波形を整形する波形整形回路と、
   前記整形された波形に基づき前記回転速度及び回転方向を示すパルス出力を行う出力回路と、
   前記複数の磁電変換素子からの出力波形の位相差及び周期に基づき、それらが所定の波形判定条件から正常回転か否かを判定し、正常回転と判定したとき、前記出力回路からのパルス出力を行わせる波形判定回路とを備え、
   これらがＩＣのチップ上に組み込まれて１チップ化されている
   ことを特徴とする回転検出装置。

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