JP5973278B2 - 磁気エンコーダの着磁装置 - Google Patents

Description

この発明は、各種機器の回転検出、回転角度検出に使用する磁気エンコーダの着磁装置に関し、特に、各種モータの回転制御に用いられる回転検出装置に適用される技術に関する。

軸受要素の技術分野に関し、ライン状に並べた磁気センサを使用して、内挿したパルス信号を得る技術が開示されている（特許文献１，２）。
１回転あたりの磁極対数が異なる磁気ドラムと、複数の磁気センサとを使用して絶対角度を演算する技術が開示されている（特許文献３）。
前記特許文献１，２における磁気センサを使用して、異なる２つの磁気エンコーダの位相差に基づいて絶対角度を検出する角度検出装置が開示されている（特許文献４）。
多磁極着磁した磁気エンコーダを製造する技術が開示されている（特許文献５）。

特表２００１−５１８６０８号公報 特表２００２−５４１４８５号公報 特開平６−５８７６６号公報 特開２００８−２３３０６９号公報 特許第４０２４４７２号公報 特願２００９−２８４２４

複列の磁気エンコーダを使用して、回転機器の制御用の回転センサまたは角度センサを実現しようとする場合、複数の磁気トラックの間隔をできるだけ小さくし、しかも安全なエアギャップを確保してセンサを配置しなくてはならない。特に、機器をコンパクト化するにはセンサの配置スペースもできるだけ小さくすることが望まれており、２ｍｍ〜１０ｍｍ程度の狭い幅に複列トラックを形成した磁気エンコーダが必要となる。
しかし、機械公差や使用環境条件の制約があるため、磁気エンコーダ表面とセンサとのギャップを狭くするのは難しく、０．３ｍｍ〜４ｍｍ程度のエアギャップを確保して組み込む必要がある。また、各トラックの回転方向に対する幅の中央付近がもっとも磁力が強くなるため、センサは各トラックの中央付近に配置するのが望ましい。この状況で磁気信号を正確に読み取るためには、複列の磁気トラックに形成された磁気パターンが、互いの影響を受けずに、できる限りくっきりとした境界をもって形成されている必要がある。

図１６は、２列の磁気エンコーダトラックを一体に有する磁気エンコーダの複数例を示し、特許文献４において使用される。特許文献４に記載された磁気エンコーダを別構成で実現する場合、磁気エンコーダの組立工程時にそれぞれの軸心がずれたり変形したりすると、着磁精度が悪化する。特に、着磁後に磁気エンコーダを組立てる場合はその影響が大きい。
また、それぞれの磁気エンコーダに着磁された信号位相を合わせることが難しいため、絶対角度検出の演算回路に位相調整工程や、位相ずれの補正値を設定する必要がある。

図１７は、特許文献５に開示された着磁装置であり、この着磁装置５０を用いて、特許文献４開示の近接した複列のトラックを着磁する場合、次のような問題がある。ヨークの漏れ磁束により他方のトラックの着磁精度を悪化させ、隣合うトラックの近接部分の着磁精度が悪化する。
すなわち、図１８（ａ）に示すように、初めにＣｈ１トラック５１を極対数Ｍ個で着磁する場合、漏れ磁束がＣｈ２トラック５２側にも流れる。このため、図１８（ａ）斜線部分に示すように、Ｃｈ２トラック５２が僅かながら極対数Ｍ個で着磁される。特に、Ｃｈ１トラック５１に近いｂ部付近では漏れ磁束の影響を受け易い。
次に、図１８（ｂ）に示すように、Ｃｈ２トラック５２を極対数Ｎ個（Ｎ≠Ｍ）で着磁する場合、Ｃｈ２トラック５２は極対数Ｎ個に着磁される。しかし、極対数Ｍ個に着磁されたａ部付近を極対数Ｎ個で上書きする。Ｃｈ２トラック５２に近いａ部付近についても同様であり、極対数Ｍ個とＮ個の着磁状態が混ざり合う。したがって、隣合うトラック５１，５２の近接部分の着磁精度が悪化する問題がある。

この対策方法として、本件出願人は、図１９に示すように、特許文献４に記載された複列の磁気エンコーダトラック５１，５２の一方トラック５２を磁性体リング５３で覆いながら他方トラック５１を着磁する技術を提案している（特許文献６）。この場合、磁性体リング５３で覆っているトラック５２に流れる漏れ磁束を低減できるが、磁性体リング５３の着脱作業が手間となり、無駄な工程となる。
図１６に示すような２列のトラック５１，５２を、特許文献５の着磁装置を用いて着磁する場合、それぞれのトラックで着磁工程が必要となるため着磁に２倍の時間がかかってしまい、生産効率が良くない。

この発明の目的は、隣合って並ぶ複列の磁気エンコーダトラックへの着磁を、隣の磁気エンコーダトラックに影響させることなく精度良く行うことができ、且つ、無駄な工程の低減を図ることができる磁気エンコーダの着磁装置を提供することである。また、このような着磁を行うことにより、個々の磁気エンコーダトラックが精度よく形成され、さらにトラック幅を最小限に抑えた複列の磁気エンコーダを実現することである。

この発明の磁気エンコーダの着磁装置は、複列の隣り合って並ぶ環状の未着磁の磁気エンコーダトラックを一体に有する環状磁性体を回転させつつ円周方向の一部ずつ着磁されて、それぞれの磁気エンコーダトラックに互いに異なる磁気パターンが形成される磁気エンコーダを得る着磁装置であって、
磁気ギャップを介して磁気的に対向する一対の対向端部を有しこれら対向端部に対して定められた位置，姿勢に配置される前記磁気エンコーダの磁気エンコーダトラックが着磁される着磁ヨークと、
この着磁ヨークに巻回される励磁コイルと、
この励磁コイルに着磁電流を供給して前記対向端部間に磁束を通す着磁電源と、を有する着磁装置において、
前記着磁ヨークに設けられて着磁対象以外の列の磁気エンコーダトラックへの磁束の流れを遮蔽する磁気シールド部材を有することを特徴とする。
前記「回転方向に直交するトラック並び方向」とは、磁気エンコーダの回転軸心の軸方向に平行な方向、または磁気エンコーダの回転軸心の軸方向に直交する方向を意味する。
エアギャップの設定によりセンサの検知する磁界強度は変化するが、この構成によると、各磁気エンコーダトラックの前記トラック幅Ｗを、定められた値（例えば１ｍｍ以上５ｍｍ以下）とすることで、各磁気エンコーダトラックの磁気信号をそれぞれ検出することが可能となる。

この構成によると、複列の未着磁の磁気エンコーダトラックに対し、着磁ヨークの対向端部を配置する。このとき、磁気シールド部材を着磁ヨークに設けたため、磁気エンコーダトラックに対し磁気シールド部材が所定位置に同時に配置される。着磁電源から励磁コイルに着磁電流を供給することで、対向端部間に磁束を通す。環状磁性体を回転させつつ対向端部間に磁束を通すことで、所望の着磁対象の列の磁気エンコーダトラックが着磁される。このとき、磁気シールド部材は、着磁対象以外の列の磁気エンコーダトラックへの磁束の漏れを遮蔽する。
このため、磁気シールド部材により、隣の磁気エンコーダトラックに影響させることなく、着磁対象の磁気エンコーダトラックに精度良く着磁を行うことができる。この場合において、磁気シールド部材の着脱作業等を着磁工程の都度要することなく、磁気エンコーダトラックの着磁を行えるため、着磁工程の低減を行える。
また、磁気エンコーダと磁気センサとを組み合わせる場合、磁気エンコーダと磁気センサとの間に十分なエアギャップが必要になるので、磁極を十分な大きさで形成して磁力を確保する必要がある。上記の着磁により、隣り合う磁気エンコーダトラック同士をできるだけ近接させ、しかも十分な強さで正確に着磁した磁気パターンが形成できる。

前記複列の磁気エンコーダトラックが、この磁気エンコーダの回転軸心の軸方向に平行な方向に並んで配置されたものであっても良い。すなわち複列の磁気エンコーダトラックを同心に配置したものとし前述のトラック幅Ｗとすることで、各磁気エンコーダトラックの磁気信号をそれぞれ検出し得る。
前記複列の磁気エンコーダトラックが、この磁気エンコーダの回転軸心の軸方向に直交する方向に並んで配置されたものであっても良い。

前記磁気エンコーダトラックが、フェライト焼結磁石、ゴムまたは樹脂にフェライト粉末が混成された磁石のいずれかにより構成され、この磁気エンコーダトラックの厚さが０．５ｍｍより大きく４ｍｍ未満であっても良い。希土類磁石でも可能だが、コスト面でフェライトの方が望ましい。
磁気エンコーダトラックの厚さつまり磁石部分の厚さが０．５ｍｍ以下の場合、形成された磁気エンコーダトラック内部の反磁界が大きくなる。このため、高温使用時、不可逆減磁が起こりやすく、磁石としての信頼性が低下する。磁気エンコーダトラックの厚さが４ｍｍ以上の場合、着磁ヘッド間の距離が離れるため、着磁したい磁気エンコーダトラックに十分な磁束を流しにくくなる。
この構成によると、磁気エンコーダトラックの厚さを０．５ｍｍより大きくしたため、形成された磁気エンコーダトラック内部の反磁界を小さくし、高温使用時、不可逆減磁が起こり難く、磁石としての信頼性を向上することができる。さらに磁気エンコーダトラックの厚さを４ｍｍ未満としたため、着磁ヘッド間の距離を短くすることが可能となる。このため、着磁したい磁気エンコーダトラックに十分な磁束を流すことができる。

磁気パターンの回転方向に沿った各磁極の長さＬが０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、各トラック幅ＷとＷ＞Ｌの関係が成立しているものであっても良い。Ｗ＞Ｌとしたため、複列の磁気エンコーダトラック間に作用する磁気干渉誤差を小さくすることができる。また、前記トラック幅Ｗを１ｍｍ以上５ｍｍ以下としたうえで、各磁極の長さＬを０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下とすれば、各磁気エンコーダトラックの磁気信号を必要十分に検出可能となる。

磁気エンコーダは、各磁気エンコーダトラックの磁気信号を読み取るセンサに対し、０．３ｍｍより大きく４ｍｍ未満のエアギャップを隔てて使用されるものであっても良い。このエアギャップが０．３ｍｍ以下では、ゴムもしくは樹脂で形成した磁気エンコーダトラックと接触する可能性がある。この場合、磁気エンコーダトラックの表面が損傷するおそれがある。また、前記磁気エンコーダトラックとセンサとの間に異物が噛込まれ易くなり、磁気エンコーダトラックの表面が損傷するおそれがある。前記エアギャップが４ｍｍ以上では、着磁強度の低下または各磁気エンコーダトラック間に作用する磁気干渉誤差の影響が避けられないためである。

前記磁気エンコーダは、前記複列の磁気エンコーダトラックが、この磁気エンコーダの回転軸心の軸方向に平行な方向に並んで配置されたものであり、前記一対の対向端部間に各一列の未着磁の磁気エンコーダトラックを位置させて、この環状磁性体を前記回転軸心回りにインデックス回転させるスピンドル装置を設け、前記一対の対向端部間に一列の磁気エンコーダトラックを位置させた着磁位置と、前記一対の対向端部間に他列の磁気エンコーダトラックを位置させた他の着磁位置とにわたって、磁気エンコーダトラックの位置を一対の対向端部に対して相対的に切り換える切換手段を設けても良い。

この場合、所望の一列の磁気エンコーダトラックを着磁位置にした状態で、スピンドル装置によりこの磁気エンコーダトラックをインデックス回転させて周方向に着磁した後、切換手段により他列の磁気エンコーダトラックを一対の対向端部間に位置させる。その後、他列の磁気エンコーダトラックをインデックス回転させて周方向に着磁し得る。

前記磁気エンコーダは、前記複列の磁気エンコーダトラックが、この磁気エンコーダの回転軸心の軸方向に直交する方向に並んで配置されたものであり、前記一対の対向端部間に各一列の未着磁の磁気エンコーダトラックを位置させて、この環状磁性体を前記回転軸心回りにインデックス回転させるスピンドル装置を設け、前記一対の対向端部間に一列の磁気エンコーダトラックを位置させた着磁位置と、前記一対の対向端部間に他列の磁気エンコーダトラックを位置させた他の着磁位置とにわたって、磁気エンコーダトラックの位置を一対の対向端部に対して相対的に切り換える切換手段を設けても良い。

前記着磁ヨークは、前記一対の対向端部が互いに向かい合って配置され、前記磁気エンコーダトラックに磁束を貫通させて着磁するものであっても良い。このようないわゆる貫通型の着磁ヨークを用いて磁気エンコーダトラックを着磁する場合に、前記磁気シールド部材により、着磁対象以外の列の磁気エンコーダトラックへの磁束の漏れを効果的に遮蔽することができる。

前記磁気シールド部材は、前記着磁ヨークのいずれか一方の対向端部に対して、前記磁気エンコーダの複列の磁気エンコーダトラックの並び方向に隣り合って配置された磁気シールド部と、この磁気シールド部とこの磁気シールド部が隣り合う前記対向端部とを流れる磁束を、前記着磁ヨークにおける他方の対向端部と同じ磁極極性の部分、または前記磁気エンコーダが芯金を有している場合に前記芯金に逃がす磁路形成部とを有するものであっても良い。

この場合、一対の対向端部間に流れる磁束のうち、着磁対象の磁気エンコーダトラックに対する隣の磁気エンコーダトラック側に漏れようとする磁束は、磁気シールド部材の磁気シールド部から磁路形成部を介して、着磁ヨークの他方の対向端部側、または磁気エンコーダの芯金へ流れる。そのため、対向端部間に流れる磁束が、隣の磁気エンコーダトラック側に流れることが防止される。したがって、隣の磁気エンコーダトラックが不所望に着磁されることが回避される。
磁気シールド部材の磁気シールド部は、着磁ヨークの磁気エンコーダトラックの並び方向に隣り合って配置される。このため、磁気エンコーダトラックを覆う磁気シールド部材とは異なり、着磁ヨークの一対の対向端部間等に環状磁性体を配置する作業の邪魔にならない。したがって、従来技術のものより、環状磁性体に対し着磁ヨーク等を簡単に配置することができ、作業工数の低減を図ることができる。

前記磁気シールド部は、前記着磁ヨークのいずれか一方の対向端部に対して、前記複列の磁気エンコーダトラックの並び方向の両側にそれぞれ設けられても良い。この場合、着磁対象の列の磁気エンコーダトラックを着磁するとき、一方側の磁気シールド部を用いて着磁対象以外の列の磁気エンコーダトラックへの磁束の流れを遮蔽する。その後、この遮蔽された磁気エンコーダトラックを着磁するとき、先に着磁された列の磁気エンコーダトラックへの磁束の流れを、他方側の磁気シールド部を用いて遮蔽する。このように着磁工程を簡単化することができる。

前記磁気シールド部材は、前記着磁ヨークにおける前記他方の対向端部と同じ磁極極性部分に取付けられたものであっても良い。この場合、磁気エンコーダに対し着磁ヨークの対向端部を配置することで、磁束の漏れを前記磁極極性部分に逃がすことができ、磁気シールド部材の配置作業を不要とできる。
前記複列の磁気エンコーダトラックの並び方向を、前記環状磁性体の回転軸心と平行としても良い。

前記磁気シールド部と、前記着磁ヨークのいずれか一方の対向端部との隙間が０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下であっても良い。前記隙間の下限値を０．５ｍｍ以上とすることで、着磁対象の列の磁気エンコーダトラックへ流れる磁束を増やすことが可能となる。よって着磁強度を確保することができる。逆に前記隙間が０．５ｍｍ未満であると着磁ヨークの対向端部から磁気シールド部へ流れる磁束が増え、着磁が必要な磁気エンコーダトラックに流れる磁束が減るため、着磁強度が低下してしまう。

前記磁気シールド部と、前記着磁ヨークのいずれか一方の対向端部との隙間を調整する隙間調整機構が設けられても良い。隙間調整機構により、磁気エンコーダの位置に合わせて最適な前記隙間にする。これにより、磁気エンコーダトラックと磁気シールド部とに流れる磁束のバランスを調整でき、所望の着磁強度を確保できる。
前記磁気シールド部材は、複数の前記磁気シールド部を含むものであっても良い。

前記磁気シールド部は、環状磁性体の回転軸心を含む平面で切断して見た断面が矩形板状、Ｌ字状、または円弧状となるように形成されても良い。磁気エンコーダの形状に合わせて磁気シールド部の形状を、断面矩形板状、Ｌ字状、または円弧状に任意に変えることができる。

前記着磁ヨークに、非磁性材料から成る非磁性体を介して、前記磁気シールド部が取付けられても良い。この場合、磁気ギャップの管理が簡単になり、磁気シールド部の取付けも簡単に行える。非磁性材料として、例えば、アルミニウム、銅、樹脂等を適用し得る。

前記着磁ヨークの対向端部を複数対設け、各対の対向端部を、複列の磁気エンコーダトラックの配置位置に応じてずらして配置しても良い。この場合、複列の磁気エンコーダトラックを同時に着磁することができる。例えば、ラジアルタイプの磁気エンコーダの場合、各対の対向端部を軸方向にずらして配置する。アキシアルタイプの磁気エンコーダの場合には、各対の対向端部を径方向にずらして配置する。

着磁された各磁極の着磁強度を検出する磁気センサを設けても良い。磁気センサにより着磁強度を検出し、磁気エンコーダの品質を確認することができる。
複列の未着磁の磁気エンコーダトラックを同時に着磁するものであっても良い。この場合、一回の着磁時間で複数の磁気エンコーダトラックを形成することができ、列毎に着磁を行うものより着磁時間を短縮することができる。

この発明の磁気エンコーダの着磁装置は、複列の隣り合って並ぶ環状の未着磁の磁気エンコーダトラックを一体に有する環状磁性体を回転させつつ円周方向の一部ずつ着磁されて、それぞれの磁気エンコーダトラックに互いに異なる磁気パターンが形成される磁気エンコーダを得る着磁装置であって、磁気ギャップを介して磁気的に対向する一対の対向端部を有しこれら対向端部に対して定められた位置，姿勢に配置される前記磁気エンコーダの磁気エンコーダトラックが着磁される着磁ヨークと、この着磁ヨークに巻回される励磁コイルと、この励磁コイルに着磁電流を供給して前記対向端部間に磁束を通す着磁電源とを有する着磁装置において、前記着磁ヨークに設けられて着磁対象以外の列の磁気エンコーダトラックへの磁束の流れを遮蔽する磁気シールド部材を有するため、隣合って並ぶ複列の磁気エンコーダトラックへの着磁を、隣の磁気エンコーダトラックに影響させることなく精度良く行うことができ、且つ、無駄な工程の低減を図ることができる。さらに、着磁された複列の磁気エンコーダの形成幅Ｗが狭く、各磁気エンコーダトラックが精度良く着磁されるため、コンパクトな磁気センサの組み込みが可能となる。

（Ａ）は、この発明の一実施形態に係るラジアルタイプの磁気エンコーダの断面図および要部の展開図、（Ｂ）はアキシアルタイプの磁気エンコーダの斜視図である。 （Ａ）は、同磁気エンコーダの各トラック幅と磁極長さとの関係を説明する図、（Ｂ）は各トラック幅と磁極長さとの関係を説明する参考図である。 （Ａ）は、この発明の一実施形態に係る着磁装置をラジアルタイプの磁気エンコーダに適用した概略構成を示す図、（Ｂ）は同着磁装置をアキシアルタイプの磁気エンコーダに適用した例を示す図である。 同着磁装置の磁気シールド部材の分解斜視図である。 同着磁装置の要部の平面図である。 各磁気エンコーダトラックに着磁する磁極の各パターン例を示す図である。 （Ａ）は、同ラジアルタイプの磁気エンコーダの形状を部分的に変更した形態を表す断面図、（Ｂ）は、同アキシアルタイプの磁気エンコーダの形状を部分的に変更した形態を表す断面図である。 （Ａ）は、同ラジアルタイプの磁気エンコーダの形状を部分的に変更した形態を表す断面図、（Ｂ）は、同アキシアルタイプの磁気エンコーダの形状を部分的に変更した形態を表す断面図である。 この発明の他の実施形態に係る磁気エンコーダの着磁装置の概略構成を示す図である。 同着磁装置の磁気シールド部材の分解斜視図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る磁気エンコーダの着磁装置の外観を概略示す斜視図である。 （Ａ）は同着磁装置の磁気シールド部材の正面図、（Ｂ）は同磁気シールド部材の底面図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る磁気エンコーダの着磁装置の外観を概略示す斜視図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る磁気エンコーダの着磁装置の外観を概略示す斜視図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る磁気エンコーダの着磁装置の概略構成を示す図である。 ２列の磁気エンコーダトラックを一体に有する磁気エンコーダの複数例を示す断面図である。 （Ａ）は従来の着磁装置の構成図、（Ｂ）は図１８（Ａ）の要部の平面図である。 従来の磁気エンコーダの着磁方法の説明図である。 従来の、磁性体リングを用いた磁気エンコーダの着磁方法の説明図である。

この発明の一実施形態を図１ないし図６と共に説明する。
この発明の実施形態に係る着磁装置は、例えば、各種機器の回転検出、回転角度検出に使用する磁気エンコーダの着磁装置に適用される。以下の説明は、磁気エンコーダおよびこの磁気エンコーダの着磁方法についての説明をも含む。

図３に示すように、この着磁装置１は、環状磁性体２をこの回転軸心Ｌ１回りに回転させつつ、１磁極ずつ着磁して例えば図１に示す磁気エンコーダＭＥを得るものである。前記環状磁性体２は、複列の隣り合って並ぶ環状の未着磁の磁気エンコーダトラック３，４を一体に有する。環状磁性体２は、複列の磁気エンコーダトラック３，４を円盤状（図１（Ｂ））または円筒状の芯金５の表面上に隣り合わせて同心状（図１（Ａ））に並べて設けられたものである。例えば、図１（Ｂ）に示すように、アキシアルタイプの環状磁性体２を着磁して得られる磁気エンコーダＭＥは、軸受回転輪等の外周面Ｄａに前記芯金５の円筒部を圧入嵌合して取付けられる。磁気エンコーダトラック３，４は、例えば、磁性粉を含むゴム、プラスチック、焼結体等であり、着磁によってそれぞれゴム磁石、プラスチック磁石、焼結磁石等となる。なお、環状磁性体２はアキシアルタイプに限定されるものではなく、例えば図１（Ａ）に示すようなラジアルタイプであっても良い。

磁気エンコーダの特徴について説明する。
図１（Ａ）に示すように、ラジアルタイプの磁気エンコーダＭＥは、各磁気エンコーダトラック３，４の各トラック幅Ｗを１ｍｍ以上５ｍｍ以下とし、各磁極の長さＬを０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下としている。前記各トラック幅Ｗは、この磁気エンコーダＭＥの回転方向に直交するトラック並び方向の各トラック幅である。図１（Ａ）における、前記「回転方向に直交するトラック並び方向」は、磁気エンコーダＭＥの回転軸心の軸方向に平行な方向を意味する。前記各磁極の長さＬは、この磁気エンコーダＭＥの回転方向に沿った磁気パターンにおける各磁極の長さである。なお、磁気エンコーダのトラックを３列以上とした構成や互いのトラックの間に無着磁領域を設けるような構成であってもよく、各トラックの幅Ｗも等しくなっている必要はない。
これら各トラック幅Ｗと各磁極の長さＬとは、図２（Ａ）に示すように、Ｗ＞Ｌの関係を満たすものとしてもよい。また後述するが、それぞれの磁気エンコーダトラック３，４には、互いに異なる磁気パターンが形成されている。なお、アキシアルタイプの磁気エンコーダＭＥについても、ラジアルタイプと同様に、各トラック幅Ｗを１ｍｍ以上５ｍｍ以下とし、各磁極の長さＬを０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下とし、さらにＷ＞Ｌの関係を満たすものとしてもよい。なお、図１（Ｂ）における、前記「回転方向に直交するトラック並び方向」は、磁気エンコーダＭＥの回転軸心の軸方向に直交する方向を意味する。

図１に示すように、前記磁気エンコーダトラック３，４は、フェライト焼結で成形した磁石（いわゆるフェライト焼結磁石）、ゴムまたは樹脂にフェライト磁性粉末を混ぜ込んで成形した磁石のいずれかにより構成される。希土類磁石でも可能だが、コスト面でフェライトの方が望ましい。この磁気エンコーダトラック３，４の厚さｔ１を０．５ｍｍより大きく４ｍｍ未満としている。さらに、この磁気エンコーダＭＥは、その検出面が、各磁気エンコーダトラック３，４の磁気信号を読み取るセンサＳａ，Ｓｂ（図１（Ａ））に対し、０．３ｍｍより大きく４ｍｍ未満のエアギャップＧｐを隔てて配置されて使用される。

図３に示すように、着磁装置１は、着磁ヨーク６と、励磁コイル７と、着磁電源８と、磁気シールド部材９とを有する。さらに着磁装置１は、環状磁性体２を磁気エンコーダＭＥの回転軸心回りにインデックス回転させるスピンドル装置ＳＭと、一対の対向端部６ａ，６ａに対し相対的に磁気エンコーダトラックの着磁位置を切り換える切換手段ＫＳとを有する。スピンドル装置ＳＭの装置本体は、切換手段ＫＳに連結されている。切換手段ＫＳは例えば流体圧シリンダ等が適用される。図５に示すように、着磁ヨーク６は一対の対向端部６ａ，６ａを有し、対向端部６ａ，６ａは磁気ギャップを介して対向する。各対向端部６ａは、平面視において先端に向かう程狭まる先狭まり形状に形成されている。図３に示すように、励磁コイル７は、着磁ヨーク６に巻回される。着磁電源８は、励磁コイル７に着磁電流を供給して前記対向端部６ａ，６ａ間に磁束を通す。環状磁性体２における所望の１列の磁気エンコーダトラック３（４）を前記磁気ギャップに配置する。つまり、所望の１列の磁気エンコーダトラック（図３の例では磁気エンコーダトラック３）が対向端部６ａ，６ａで隙間を介して挟まれるように配置することで、未着磁の磁気エンコーダトラック（図３の例では磁気エンコーダトラック３）に磁束を通して着磁する。この場合、例えばスピンドル装置ＳＭに環状磁性体２を支持し、同スピンドル装置ＳＭをインデックス回転させることで、前記磁気エンコーダトラック３の周方向にＮ磁極とＳ磁極とを交互に着磁する。次に、切換手段ＫＳにより他列の磁気エンコーダトラック４を一対の対向端部６ａ，６ａ間に位置させる。その後、前記と同様に他列の磁気エンコーダトラック４をスピンドル装置ＳＭによりインデックス回転させて周方向に着磁し得る。

図３、図４に示すように、前記磁気シールド部材９は、着磁ヨーク６に設けられ、且つ、着磁対象以外の列の磁気エンコーダトラック３（４）への磁束の流れを遮蔽する。この磁気シールド部材９は強磁性体からなる。着磁ヨーク６の先端部分である着磁ヘッドの一方つまり図３，図５の例では右側の対向端部６ａに、この磁気シールド部材９が取付けられている。磁気シールド部材９は、磁路形成部１０と、図３，図５の左側の対向端部６ａに対して、複列の磁気エンコーダトラック３，４の並び方向の両側に隣り合って配置された磁気シールド部１１，１１とを有する。アキシアルタイプの環状磁性体２では、磁気エンコーダトラック３，４の前記並び方向は、前記環状磁性体２の回転軸心Ｌ１と平行に配置されている。

図３，図４に示すように、磁路形成部１０は、磁気シールド部１１，１１と、この磁気シールド部１１，１１が隣り合う前記左側の対向端部６ａとを流れる磁束を、この着磁ヨーク６における前記右側の対向端部６ａと同じ磁極極性の部分に逃がす機能を有する。
磁路形成部１０は、二つの磁気シールド部１１，１１を繋ぐ第１の磁路形成部１０ａ，１０ａと、この第１の磁路形成部１０ａ，１０ａの上端と右側の対向端部６ａ側の基端部分６ｂとにわたって架設される第２の磁路形成部１０ｂとを有する。第２の磁路形成部１０ｂが右側の対向端部６ａ側の基端部分６ｂに一体に設けられている。但し、図４に示す第２の磁路形成部１０ｂの凹形状部１０ｂａを、凸形状部からなる基端部分６ｂに着脱自在に設けても良い。図３および図４の矢符Ａ１，Ａ２に示すように、前記磁束を、順次、第１の磁路形成部１０ａ，１０ａ、第２の磁路形成部１０ｂを経由して対向端部６ａ側の基端部分６ｂに逃がすようになっている。

前記左側の対向端部６ａは、磁路形成部１０のうち第１の磁路形成部１０ａ，１０ａを形成するための貫通孔１２に挿通される。この左側の対向端部６ａが貫通孔１２に挿通された状態において、各磁気シールド部１１と、前記左側の対向端部６ａとの隙間δ１は、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下の所定隙間に設定され、且つ、不変となっている。
また、右側の対向端部６ａは、左側の対向端部６ａに対し近接離隔可能に構成されている。例えば、第２の磁路形成部１０ｂの下面両側には、被案内部１０ｂｂ，１０ｂｂが形成され、各被案内１０ｂｂは着磁ヨーク６の対向端部６ａ，６ａが対向する左右方向に延びる。右側の対向端部６ａの上面に、断面凹形状の案内部材１３が一体に設けられる。この案内部材１３は、被案内部１０ｂｂ，１０ｂｂに摺動案内される案内部１３ａ，１３ａを有する。案内部材１３のうち各案内部１３に近接する両側縁部に、ボルト１４を挿通させる長孔１３ｂ，１３ｂが形成されている。
したがって、右側の対向端部６ａを被案内部１０ｂｂ，１０ｂｂに沿って移動調整することで、着磁しようとする前記環状磁性体２を対向端部６ａ，６ａ間に配置することができるうえ、前記磁気ギャップを調整し得る。磁気ギャップ調整後、第２の磁路形成部１０ｂに対し、右側の対向端部６ａを一対のボルト１４等を用いて固定し得る。

図６（Ａ）〜（Ｄ）は、前述のインデックス着磁等を用いて、環状磁性体の各磁気エンコーダトラックに着磁する磁極の各パターン例を示す。図６（Ａ）のパターン例は、１列の磁気エンコーダトラック３を、互いに異なる磁極を等ピッチで交互に着磁して回転検出用トラックとしている。他の１列の磁気エンコーダトラック４には、回転基準位置検出用の磁極をトラックの一周の一箇所（または複数箇所）に着磁して、回転の基準位置を示すＺ相信号を生成するＺ相信号生成用トラックとしたものである。
図６（Ｂ）のパターン例は、１列の磁気エンコーダトラック３に、互いに異なる磁極を等ピッチで交互に着磁して回転検出用トラックとしている。他の１列の磁気エンコーダトラック４には、互いに異なる磁極を等ピッチで交互に、かつ前記回転検出用トラックとは磁極数を異ならせて着磁して、別の回転検出用トラックとしたものである。

図６（Ｃ）のパターン例は、１列の磁気エンコーダトラック３に、互いに異なる磁極を等ピッチで交互に着磁して回転検出用トラックとしている。他の１列の磁気エンコーダトラック４には、互いに異なる磁極を交互に、かつ前記回転検出用トラックと磁極数が同じで磁極の位相をずらして着磁して、別の回転検出用トラックとしたものである。

図６（Ｄ）のパターン例では、アキシアルタイプの環状磁性体での磁気エンコーダトラック３（４）の各磁極対Ａにおいて、図６（Ｃ）の例と同様なパターンを形成するために、そのＮ磁極の幅とＳ磁極の幅とがトラック外周半部つまり径方向内外で互いに異なるように着磁したものである。
前述のように、各磁気エンコーダトラック３，４の磁気信号を読み取る磁気センサと、検出面である磁気エンコーダトラック表面とのエアギャップＧｐは０．３ｍｍ〜４ｍｍとする。前記エアギャップＧｐが０．３ｍｍ以下ではゴムもしくは樹脂で形成した磁気エンコーダトラック３，４と接触する可能性があり、前記エアギャップＧｐが４ｍｍ以上では着磁強度の低下または各磁気エンコーダトラック３，４間に作用する磁気干渉誤差の影響が避けられないためである。
エアギャップＧｐの設定によりセンサの検知する磁界強度は変化するが、概略として各磁気エンコーダトラック３，４の各トラック幅Ｗを１〜５ｍｍ、磁極長さＬを０．３〜５ｍｍの範囲とすれば十分検出可能となる。また、ＷとＬの関係をＷ＞Ｌにしてもよい。図２（Ｂ）の参考図に示すように、Ｗ＜Ｌの場合では、この複列の磁気エンコーダトラック３，４間に作用する磁気干渉誤差が相対的に大きくなるので、特にＷが小さい場合には精度が悪化する傾向になる。

一方、磁気エンコーダトラックの厚さｔ１（磁石部分の厚さ）を０．５ｍｍ〜４ｍｍとする。磁気エンコーダトラック３，４が０．５ｍｍ以下の厚みでは、形成された磁気エンコーダトラック内部の反磁界が大きくなるため、高温使用時、不可逆減磁が起こりやすく、磁石としての信頼性が低下する。磁気エンコーダトラック３，４が４ｍｍ以上の厚みでは、着磁ヘッド間の距離が離れるため、着磁したい磁気エンコーダトラック３，４に十分な磁束を流しにくくなる。
これらの複雑な磁気パターンであっても、環状磁性体２を回転させつつ対向端部６ａ，６ａ間に磁束を通し、１磁極ずつ着磁することで、所望の着磁対象の列の磁気エンコーダトラックが着磁される。このとき、磁気シールド部１１は、着磁対象以外の列の磁気エンコーダトラックへの磁束の流れを遮蔽する。

図７（Ａ）は、ラジアルタイプの磁気エンコーダの形状を部分的に変更した形態を表す断面図、（Ｂ）は、同アキシアルタイプの磁気エンコーダの形状を部分的に変更した形態を表す断面図である。前記複数の磁気エンコーダトラック３，４の間に溝Ｖを設けた構造としてもよい。前記溝Ｖは、溝底に向かうに従って幅狭となる断面Ｖ字状に形成される。この溝Ｖにより、着磁工程での互いの影響、およびセンサでの検出における磁気干渉が低減されるため、より精度の高い複列の磁気エンコーダが実現できる。また、溝Ｖが溝底に向かうに従って幅狭となる断面Ｖ字状に形成されるため、隣り合う磁気エンコーダトラック３，４の表面を互いに確実に離隔させることができる。それ故、図１のものよりも高精度の複列の磁気エンコーダを実現し得る。
また、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、複数の磁気エンコーダトラック３，４間に磁性体のスペーサ１８を配置した構造としてもよい。磁性体から成るスペーサ１８が互いの磁気エンコーダトラック３，４からの漏れ磁界をショートするため、相互の磁気干渉が低減されて、より精度の高い複列の磁気エンコーダが実現できる。
磁気エンコーダの形状に変更を加えた状態であっても、前記の磁気シールド部１１を用いた着磁装置により、所望の磁気エンコーダトラックを着磁することができる。

以上説明した着磁装置１によると、一方の着磁ヘッドを磁路形成部１０に非固定状態のまま、複列の未着磁の磁気エンコーダトラック３（４）に対し、着磁ヨーク６の対向端部６ａ，６ａを配置する。このとき、磁気シールド部材９を着磁ヨーク６に設けたため、磁気エンコーダトラック３（４）に対し磁気シールド部材９が所定位置に同時に配置される。次に、右側の対向端部６ａを、左側の対向端部６ａに対し移動調整した後、第２の磁路形成部１０ｂに固定する。

その後、着磁電源８から励磁コイル７に着磁電流を供給することで、対向端部６ａ，６ａ間に磁束を通す。環状磁性体２を回転させつつ対向端部６ａ，６ａ間に磁束を通すことで、所望の１列の磁気エンコーダトラック３（４）が着磁される。このとき、磁気シールド部１１は、隣の列の磁気エンコーダトラック４（３）への磁束の漏れを遮蔽する。

すなわち、着磁対象の磁気エンコーダトラック３に対する隣の磁気エンコーダトラック４側に漏れようとする磁束は、磁気シールド部１１から第１の磁路形成部１０ａ，１０ａおよび第２の磁路形成部１０ｂを介して、着磁ヨーク６の右側の対向端部６ａ側へ流れる。したがって、隣の磁気エンコーダトラック４が不所望に着磁されることが回避される。磁気シールド部材９の磁気シールド部１１，１１は、着磁ヨーク６の一方の対向端部６ａに対して、複列の磁気エンコーダトラック３，４の並び方向に隣り合って配置される。このため、磁気エンコーダトラックを覆う磁気シールド部材とは異なり、着磁ヨーク６の一対の対向端部６ａ，６ａ間に環状磁性体２を配置する作業の邪魔にならない。したがって、従来技術のものより、環状磁性体２に対し着磁ヨーク６等を簡単に配置することができ、作業工数の低減を図ることができる。

磁気シールド部１１により、隣の磁気エンコーダトラック４（３）に影響させることなく、着磁対象の磁気エンコーダトラック３（４）に精度良く着磁を行うことができる。この場合において、磁気シールド部材９の着脱作業等を着磁工程の都度要することなく、磁気エンコーダトラック３（４）の着磁を行えるため、着磁工程の低減を行える。
磁気シールド部１１,１１を着磁ヨーク６の左側の対向端部６ａに対して、複列の磁気エンコーダトラック３，４の並び方向の両側にそれぞれ設けている。このため、着磁対象の列の磁気エンコーダトラック３を着磁するとき、並び方向下側の磁気シールド部１１を用いて着磁対象以外の列の磁気エンコーダトラック４への磁束の流れを遮蔽する。その後、この遮蔽された磁気エンコーダトラック４を着磁するとき、先に着磁された列の磁気エンコーダトラック３への磁束の流れを、並び方向上側の磁気シールド部１１を用いて遮蔽する。このように着磁工程を簡単化することができる。

磁気シールド部１１，１１と、着磁ヨーク６の一方の対向端部６ａとの隙間δ１の下限値を０．５ｍｍ以上とすることで、着磁対象の列の磁気エンコーダトラック３（４）へ流れる磁束を増やすことが可能となる。よって着磁強度を確保することができる。逆に前記隙間δ１が０．５ｍｍ未満であると着磁ヨーク６の対向端部６ａ，６ａから磁気シールド部１１へ磁束が流れ、着磁が必要な磁気エンコーダトラック３（４）に流れる磁束が減るため、着磁強度が低下してしまう。

この発明の他の実施形態について説明する。以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

図９、図１０の例では、磁気シールド部１１は、左側の対向端部６ａに対して複列の磁気エンコーダトラック３，４の並び方向の一方側のみに配置されている。この構成では、左側の対向端部６ａは、磁路形成部１０のうち第１の磁路形成部１０ａ，１０ａを形成するための溝１２Ａに挿通される。前記磁気シールド部１１と、前記左側の対向端部６ａとの隙間δ１は、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下の所定隙間に設定され、且つ、不変となっている。その他図１〜図６の例と同様の構成となっている。
この例では、対向端部６ａ，６ａ間に着磁対象の１列の磁気エンコーダトラック４を配置して、この磁気エンコーダトラック４の前記並び方向上側に、着磁しない磁気エンコーダトラック３を配置することで、この磁気エンコーダトラック３への磁束の流れを遮蔽することができる。磁気シールド部１１を並び方向の一方側のみに設けたため、磁気シールド部材９の構造を簡単化し、着磁装置１の製造コストの低減を図ることができる。

図１１ないし図１２の例では、磁気シールド部材の磁気シールド部１１と、着磁ヘッドとの間の隙間を調整する隙間調整機構１５を設けている。図１１は、他の実施形態に係る着磁装置の外観を概略示す斜視図であり、図１２（Ａ）は同着磁装置の磁気シールド部材の正面図、図１２（Ｂ）は同磁気シールド部材の底面図である。

隙間調整機構１５について説明する。
隙間調整機構１５は、一対の長孔１６ａ，１６ａが形成された板体１６と、各長孔１６ａにそれぞれ挿通されるボルト１７とを有する。前記磁気シールド部１１，１１および第１の磁路形成部１０ａ，１０ａを構成する略矩形枠形状の板体１６に一対の長孔１６ａ，１６ａが形成され、各長孔１６ａにはそれぞれボルト１７のねじ部が挿通可能になっている。各長孔１６ａは前記並び方向に延びるように開口する。
第２の磁路形成部１０ｂ（図４参照）の右端部には、前記各ボルト１７が螺合する雌ねじが形成されている。前記板体１６の背面のうち両側には、前記並び方向に沿う案内部１６ｂ，１６ｂが設けられる。

第２の磁路形成部１０ｂ（図４参照）の右端部に、前記並び方向に沿う被案内部が設けられ、これら被案内部に沿って、板体１６の案内部１６ｂ，１６ｂが案内される。例えば、前記雌ねじに各ボルト１７を仮止めした状態で、前記板体１６の案内部１６ｂ，１６ｂを前記被案内部に沿って移動することで、前記隙間δ１が調整される。前記隙間δ１を０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下の定められた隙間に調整した後、前記各ボルト１７を締結する。
この構成によると、隙間調整機構１５により、磁気エンコーダの位置（や形状）に合わせて最適な隙間δ１にし得る。これにより、磁気エンコーダトラック３（４）と磁気シールド部１１とに流れる磁束のバランスを調整でき、所望の着磁強度を確保することができる。なお、この隙間調整機構１５は、必ずしもボルトで締結するする必要は無く、アクチュエータなどで自動的に調整するような機構であってもよい。

図１３に示す例では、磁気シールド部材９は、例えば、アルミニウム、銅等の非磁性材料から成る非磁性体１０Ａと、この非磁性体１０Ａの上下段部１０Ａａ，１０Ａａにそれぞれ固着される磁気シールド部１１，１１とを有する。非磁性体１０Ａは、左側の対向端部６ａにボルト１９を介して着脱自在に設けられる。これら磁気シールド部１１，１１は、左側の対向端部６ａに対し、複列の磁気エンコーダトラック３，４の並び方向に隣り合って配置される。各磁気シールド部１１は、それぞれ回転軸心Ｌ１を含む平面で切断して見た断面が矩形板状に形成されている。
この例によると、着磁ヨーク６の対向端部６ａに、非磁性体１０Ａを介して、磁気シールド部１１，１１を設けたため、磁気ギャップの管理が簡単になり、磁気シールド部１１の取付けも簡単に行える。

図１４（Ａ）に示す例では、磁気シールド部材９のうち非磁性体１０Ａの段部１０Ａａに、磁気シールド部１１が取付けられる。この磁気シールド部１１は断面Ｌ字状に形成されている。図１４（Ｂ）に示す例では、磁気シールド部１１を断面Ｌ字状に代えて断面円弧状の磁気シールド部１１としている。これらの場合も、着磁ヨーク６の対向端部６ａに、非磁性体１０Ａを介して、磁気シールド部１１を設けたため、磁気ギャップの管理が簡単になり、磁気シールド部１１の取付けも簡単に行える。また、図１３に示す磁気シールド部材９よりも構造を簡単化し、製造コストの低減を図れる。

前記各実施形態では、いわゆる貫通型の着磁ヨークを含む着磁装置を示したが、図１５に示すように、表層型の着磁ヨーク６Ａを含む着磁装置に、前記いずれかの磁気シールド部材９を適用することも可能である。
前記いずれかの形態において、着磁ヨークの対向端部を複数対設け、各対の対向端部を、複列の磁気エンコーダトラックの配置位置に応じてずらして配置しても良い。例えば、アキシアルタイプの磁気エンコーダの場合、各対の対向端部を径方向にずらして配置する。ラジアルタイプの磁気エンコーダの場合、各対の対向端部を軸方向にずらして配置する。
この場合において、着磁された各磁極の着磁強度を検出する磁気センサを空きスペースに設けても良い。磁気センサにより着磁強度を検出し、磁気エンコーダの品質を確認することができる。
複列の未着磁の磁気エンコーダトラックを同時に着磁するものであっても良い。この場合、一回の着磁時間で複数の磁気エンコーダトラックを形成することができ、列毎に着磁を行うものより着磁時間を短縮することができる。
複列の磁気エンコーダトラックは、この磁気エンコーダの回転軸心の軸方向に対し傾斜する方向に並んで配置されたものであっても良い。このように傾斜させた複列の磁気エンコーダトラックを車輪用軸受装置に組込む場合、車輪用軸受装置全体の軸方向長さを短くすることが可能となり、装置のコンパクト化が可能となる。

１…着磁装置
２…環状磁性体
３，４…磁気エンコーダトラック
５…芯金
６…着磁ヨーク
７…励磁コイル
８…着磁電源
９…磁気シールド部材
１１…磁気シールド部
１５…隙間調整機構
ＭＥ…磁気エンコーダ

Claims (10)

1. 複列の隣り合って並ぶ環状の未着磁の磁気エンコーダトラックを一体に有する環状磁性体を回転させつつ円周方向の一部ずつ着磁されて、それぞれの磁気エンコーダトラックに互いに異なる磁気パターンが形成される磁気エンコーダを得る着磁装置であって、
   磁気ギャップを介して磁気的に対向する一対の対向端部を有しこれら対向端部に対して定められた位置，姿勢に配置される前記磁気エンコーダの磁気エンコーダトラックが着磁される着磁ヨークと、
   この着磁ヨークに巻回される励磁コイルと、
   この励磁コイルに着磁電流を供給して前記対向端部間に磁束を通す着磁電源と、を有する着磁装置において、
   前記着磁ヨークに設けられて着磁対象以外の列の磁気エンコーダトラックへの磁束の流れを遮蔽する磁気シールド部材を有することを特徴とする磁気エンコーダの着磁装置。
2. 請求項１に記載の磁気エンコーダの着磁装置において、前記着磁ヨークは、前記一対の対向端部が互いに向かい合って配置され、前記磁気エンコーダトラックに磁束を貫通させて着磁するものである磁気エンコーダの着磁装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の磁気エンコーダの着磁装置において、前記磁気シールド部材は、
   前記着磁ヨークのいずれか一方の対向端部に対して、前記磁気エンコーダの複列の磁気エンコーダトラックの並び方向に隣り合って配置された磁気シールド部と、
   この磁気シールド部とこの磁気シールド部が隣り合う前記対向端部とを流れる磁束を、前記着磁ヨークにおける他方の対向端部と同じ磁極極性の部分、または前記磁気エンコーダが芯金を有している場合に前記芯金に逃がす磁路形成部と、
   を有する磁気エンコーダの着磁装置。
4. 請求項３に記載の磁気エンコーダの着磁装置において、前記磁気シールド部は、前記着磁ヨークのいずれか一方の対向端部に対して、前記複列の磁気エンコーダトラックの並び方向の両側にそれぞれ設けられた磁気エンコーダの着磁装置。
5. 請求項３または請求項４に記載の磁気エンコーダの着磁装置において、前記磁気シールド部材は、前記着磁ヨークにおける前記他方の対向端部と同じ磁極極性部分に取付けられた磁気エンコーダの着磁装置。
6. 請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載の磁気エンコーダの着磁装置において、前記磁気シールド部と、前記着磁ヨークのいずれか一方の対向端部との隙間が０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下である磁気エンコーダの着磁装置。
7. 請求項３ないし請求項６のいずれか１項に記載の磁気エンコーダの着磁装置において、前記磁気シールド部と、前記着磁ヨークのいずれか一方の対向端部との隙間を調整する隙間調整機構が設けられた磁気エンコーダの着磁装置。
8. 請求項３ないし請求項７のいずれか１項に記載の磁気エンコーダの着磁装置において、前記磁気シールド部材は、複数の前記磁気シールド部を含む磁気エンコーダの着磁装置。
9. 請求項３ないし請求項８のいずれか１項に記載の磁気エンコーダの着磁装置において、前記磁気シールド部は、環状磁性体の回転軸心を含む平面で切断して見た断面が矩形板状、Ｌ字状、または円弧状となるように形成されている磁気エンコーダの着磁装置。
10. 請求項３ないし請求項９のいずれか１項に記載の磁気エンコーダの着磁装置において、前記着磁ヨークに、非磁性材料から成る非磁性体を介して、前記磁気シールド部が取付けられている磁気エンコーダの着磁装置。

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