JP4967852B2

JP4967852B2 - 磁気式エンコーダ及びモータ

Info

Publication number: JP4967852B2
Application number: JP2007168262A
Authority: JP
Inventors: 雅彦後藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2007-06-26
Filing date: 2007-06-26
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2027-06-26
Also published as: JP2009008458A

Description

本発明は磁気式エンコーダ及び該磁気式エンコーダを装備したモータに関する。

磁気式エンコーダは、例えば、モータの駆動軸に取り付けられ、所定の磁気パターンを有して磁場を発生する回転体と、該回転体の磁場を検出する磁気抵抗素子と、該磁気抵抗素子からの信号に基づいて回転体（モータの駆動軸）の回転数を検出する回転数検出部とを備えて構成される。

磁気抵抗素子上または該磁気抵抗素子を実装したプリント配線基板上に磁気抵抗素子と隣接して、回転体の磁場と合成磁場を形成するためのバイアス磁石が接着剤を介して貼り付けられる（特許文献１参照）。
特開平９−２４３４００号公報

上記磁気式エンコーダでは、正しくバイアス磁界を付与するためにバイアス磁石を精度よく位置決めして貼り付ける必要がある。このため、予めプリント配線基板上に貼り付け位置を印刷しておき、この印刷部分を目印にバイアス磁石を貼り付けるか、専用の治具を使用してバイアス磁石を位置決めするか、あるいはプリント配線基板に実装された電子部品の一部を位置決め用に使用する必要がある。

しかし、印刷部分を目印にバイアス磁石を貼り付ける場合、精度よく貼り付けることが難しく、貼り付け後にバイアス磁石が精度よく正しく貼り付けられたか否かの確認作業を必要とし、工程数が多くなる課題があった。

また、専用の治具を使用する場合、高精度の治具でなければならず、設備コストが高騰化する課題があった。

また、電子部品の一部を位置決め用にする場合、プリント配線基板の設計時に電子部品のレイアウトを考慮する必要があるが、磁気式エンコーダで使用される、実装面積に制約がある高密度実装のプリント配線基板では、電子部品の一部を位置決め用とすることは非常に困難である課題があった。

また、バイアス磁石を磁気抵抗素子上又はプリント配線基板上に貼り付けるために使用する接着剤は、プリント配線基板自体や実装された他の電子部品に付着するため、電子部品などにダメージを与えない接着剤を選択する必要があった。例えば、硬度の高い接着剤を使用した場合、冷熱衝撃試験のような信頼性試験を実施すると、電子部品とプリント配線基板とを接合するハンダ部分にクラックを発生するおそれがあり、信頼性の点で課題があった。また、接着剤を硬化させる際、電子部品にダメージを与えない硬化方法を選択する必要があった。さらに電子部品を交換する際、電子部品に接着剤が付着していると、この接着剤を除去してから行わなければならず、作業性の点で課題があった。

また、プリント配線基板上には電子部品が実装されていることから、電子部品の静電対策などに注意を払いつつバイアス磁石を貼り付けなければならない課題もあった。

本発明は、工程数が増加せず、高価な治具を必要とせず、プリント配線基板のレイアウトが制限されず、使用する接着剤の種類が制限されず、信頼性を損ねることなく、バイアス磁石の配置が容易に行えるようにした磁気式エンコーダ及び該磁気式エンコーダを装備したモータを提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の請求項１に記載の磁気式エンコーダは、所定の磁気パターンを有する回転体の磁場を検出する磁気検出部を搭載した基板と、前記磁気検出部の電磁ノイズ防止用として前記基板とは別体で構成され、前記基板のＧＮＤパターンの部分に電気的に接続される固定部を有するシールド板と、前記磁気検出部に対して位置決めされた状態で前記シールド板に搭載され、前記回転体の磁場と合成磁場を形成するバイアス磁石と、を備えてなることを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の磁気式エンコーダは、前記シールド板が、前記基板と対向するように配置されていることを特徴とする。

本発明の請求項３に記載の磁気式エンコーダは、前記シールド板に前記バイアス磁石を位置決めするための位置決め部が形成されていることを特徴とする。また、本発明の請求項４に記載の磁気式エンコーダは、前記回転体及び前記シールド板を覆うカバーを備えることを特徴とする。

本発明の請求項５に記載のモータは、請求項１乃至４の何れか一項に記載の磁気式エンコーダを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、工程数が増加せず、高価な治具を必要とせず、プリント配線基板のレイアウトが制限されず、使用する接着剤の種類が制限されず、信頼性を損ねることなく、バイアス磁石の配置が容易に行える。

以下本発明の磁気式エンコーダ及び該磁気式エンコーダを装備したモータの一実施形態について図１乃至図５を参照して説明する。

図１、図２に示すように、磁気式エンコーダ１０は、所定の磁気パターンを有する永久磁石製の回転体１１と、この回転体１１の磁場を検出する磁気検出部としての磁気抵抗素子１２と、この磁気抵抗素子１２を実装したプリント配線基板１３と、このプリント配線基板１３と対向するように配置されたプリント配線基板１３とは別体の支持部材としてのシールド板１４と、このシールド板１４上に磁気抵抗素子１２と対向するようにして配置されたバイアス磁石１５とを備える。

回転体１１は、円盤状で、その中央部分にモータ２０（図５参照）の駆動軸２１が挿入して固定された貫通穴１１ａが形成される。回転体１１は、その半円盤状の一半分が例えばＮ極に着磁され、同じく半円盤状の他半分がＳ極に着磁された磁気パターンを有する。

磁気抵抗素子１２は、例えばガラス基板上に金属配線からなる互いに直交する２つの繰り返しパターンを形成して構成される。磁気抵抗素子１２は、このパターンに流れる電流の方向と垂直に磁場が作用すると電気抵抗が低下し、この電気抵抗の低下を利用して回転体１１の磁場を検出する。

プリント配線基板１３には、磁気抵抗素子１２の他に磁気抵抗素子１２からの出力（信号）に基づいて回転体１１（駆動軸３１）の回転数を検出する回転数検出部（不図示）などの電子部品が実装される。

シールド板１４は、磁気抵抗素子１２に電磁ノイズが作用するのを防止するもので、プリント配線基板１３と平行な底部１４ａ、該底部１４ａの外縁から起立した周壁部１４ｂ及び該周壁部１４ｂの上端から外方に底部１４ａと平行に延びる固定部１４ｃを備え、磁気抵抗素子１２を囲繞するようにしてプリント配線基板１３に固定される。これら底部１４ａ、周壁部１４ｂ及び固定部１４ｃは導電性の非磁性材料によって一体に形成される。シールド板１４の底部１４ａには、磁気抵抗素子１２と対向するようにしてバイアス磁石１５が配置される。シールド板１４の固定部１４ｃは、プリント配線基板１３のＧＮＤパターンの部分に電気的に接続され、シールド板１４はＧＮＤパターンと同電位である。

図３はシールド板１４の拡大斜視図で、シールド板１４のバイアス磁石１５が配置される底部１４ａの箇所にはバイアス磁石１５の位置決め部としての位置決め用凹部１６が形成される。この位置決め用凹部１６はプレス加工などにより形成することができ、バイアス磁石１５はこの位置決め用凹部１６に嵌め込むことにより容易に位置決めされる。

図４は位置決め用凹部１６にバイアス磁石１５を配置したシールド板１５の拡大斜視図である。この図４に示すように、シールド板１４上にはバイアス磁石１５以外の部品が存在しないため、バイアス磁石１５を位置決め用凹部１６に嵌め込んで取り付ける作業は比較的容易である。位置決め用凹部１６に嵌め込まれたバイアス磁石１５は、接着剤１７（図１参照）によってシールド板１４の底部１４ａに固定されるが、上述したようにシールド板１４の底部１４ａにはバイアス磁石１５以外の部品が配置されておらず、接着剤１７がバイアス磁石１５以外の部品に付着して他の部品に影響を与えることはない。したがって、プリント配線基板１３にバイアス磁石１５を配置する場合のように使用する接着剤１７の種類が制限されるようなことはなく、接着剤１７の選択の自由度がある。

バイアス磁石１５は、回転体１１の磁場と合成磁場を形成するもので、例えばサマリューム・コバルトなどの磁力の大きい希土類磁石から構成される。したがって、バイアス磁石１５が、磁気抵抗素子１２と直接接触したり、隣接したりせず、離れていても何ら支障はなく、磁気抵抗素子１２は回転体１１とバイアス磁石１５との合成磁場を検出することができる。

本実施形態の磁気式エンコーダ１０によれば、バイアス磁石１５の取り付け工程において、シールド板１４には電子部品が配置されていないことから、電子部品の静電対策などに細心の注意を払う必要がなく、作業が容易である。

また、プリント配線基板１３にはバイアス磁石１５が配置されず、バイアス磁石１５を固定するための接着剤１７が不要になるため、プリント配線基板１３上に配置された電子部品の交換が容易になり、またプリント配線基板１３上に実装された電子部品あるいはこの電子部品とプリント配線基板１３とのハンダ接合部に接着剤１７が付着することなく、ハンダ接合部にクラックなどが発生せず、信頼性が向上する。

さらに、シールド板１４の底部１４ａにはバイアス磁石１５のための位置決め用凹部１６が形成されていることから、バイアス磁石１５の位置決めに専用の治具を必要とせず、またバイアス磁石１５の配置後、バイアス磁石１５が精度よく正しい位置に取り付けられたか否かの確認作業を必要としない。

図５は図１、図２に示す磁気式エンコーダ１０を装備したモータ２０を示す。

回転体１１はモータ２０の駆動軸２１に固定され、またプリント配線基板１３及びシールド板１４は回転体１１と対向するように配置され、これら回転体１１，プリント配線基板１３及びシールド板１４はカバー１８によって覆われる。

回転体１１の磁場とバイアス磁石１５の磁場との合成磁場は、駆動軸２１の回転にともなって回転する回転体１１の回転によって変化し、これを磁気抵抗素子１２が検出し、磁気抵抗素子１２の出力を入力する回転数検出部（不図示）によって駆動軸２１の回転数を検出する。

本発明は上記実施形態に示すものに限定されるものではない。シールド板１４の底部１４ａに位置決め用凹部１６を設けた場合を示したが、これに限定されるものではなく、例えば印刷により位置決め用の目印を形成してもよい。

また、バイアス磁石１５をシールド板１４に配置した場合を示したが、これに限定されるものではなく、プリント配線基板１３と別体の支持部材であればよい。

本発明の磁気式エンコーダの一実施形態を示す断面図である。図１に示す磁気式エンコーダの一部切欠して示した分解斜視図である。バイアス磁石１５を配置する前のシールド板の拡大斜視図である。バイアス磁石１５を配置した後のシールド板の拡大斜視図である。図１の磁気式エンコーダを装備したモータの一実施形態を示す一部切欠して示したモータの拡大側面図である。

符号の説明

１０磁気式エンコーダ
１１回転体
１２磁気抵抗素子
１３プリント配線基板
１４シールド板
１５バイアス磁石
１６位置決め用凹部
１７接着剤
２０モータ
２１駆動軸

Claims

所定の磁気パターンを有する回転体の磁場を検出する磁気検出部を搭載した基板と、
前記磁気検出部の電磁ノイズ防止用として前記基板とは別体で構成され、前記基板のＧＮＤパターンの部分に電気的に接続される固定部を有するシールド板と、
前記磁気検出部に対して位置決めされた状態で前記シールド板に搭載され、前記回転体の磁場と合成磁場を形成するバイアス磁石と、
を備えてなることを特徴とする磁気式エンコーダ。
請求項１に記載の磁気式エンコーダにおいて、
前記シールド板は、前記基板と対向するように配置されている
ことを特徴とする磁気式エンコーダ。
請求項１又は２に記載の磁気式エンコーダにおいて、
前記シールド板は前記バイアス磁石を位置決めするための位置決め部が形成されていることを特徴とする磁気式エンコーダ。
請求項１乃至３の何れか一項に記載の磁気式エンコーダにおいて、
前記回転体及び前記シールド板を覆うカバーを備えることを特徴とする磁気式エンコーダ。
請求項１乃至４の何れか一項に記載の磁気式エンコーダを備えたことを特徴とするモータ。