JP6628660B2 - Magnetic position detector - Google Patents

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Description

本発明は、回転体の回転位置を検出する磁気式位置検出器に関する。   The present invention relates to a magnetic position detector that detects a rotational position of a rotating body.

磁気センサを用いて回転体の状態を検出する従来技術として、次のものが知られている。   The following is known as a conventional technique for detecting the state of a rotating body using a magnetic sensor.

特許文献1は、回転検出装置を開示している。その回転検出装置は、磁気発生手段、磁気センサアレイ、及び角度算出手段を備える。磁気発生手段は、回転中心回りの円周方向の異方性を有する。磁気センサアレイは、マトリクス状に配置された磁気センサ素子を備える。角度算出手段は、磁気センサアレイの出力から回転角度を算出する。   Patent Document 1 discloses a rotation detection device. The rotation detecting device includes a magnetism generating unit, a magnetic sensor array, and an angle calculating unit. The magnetism generating means has circumferential anisotropy around the center of rotation. The magnetic sensor array includes magnetic sensor elements arranged in a matrix. The angle calculating means calculates a rotation angle from the output of the magnetic sensor array.

特許文献2は、基準面に対する被測定面の位置及び傾き角を計測する装置を開示している。当該装置は、永久磁石、磁気センサアレイ、特徴抽出部、及び演算部を備える。永久磁石は、被測定面である回転体の端面に設置される。磁気センサアレイは、基準面側に設置され、永久磁石が発生する磁束の分布を計測する。特徴抽出部は、磁束分布の重心位置及び歪みを抽出する。演算部は、重心位置及び歪みに基づいて、永久磁石の位置及び傾き角を演算する。   Patent Literature 2 discloses an apparatus that measures a position and a tilt angle of a measured surface with respect to a reference surface. The device includes a permanent magnet, a magnetic sensor array, a feature extraction unit, and a calculation unit. The permanent magnet is installed on the end surface of the rotating body that is the surface to be measured. The magnetic sensor array is installed on the reference plane side and measures the distribution of magnetic flux generated by the permanent magnet. The feature extraction unit extracts the position of the center of gravity and the distortion of the magnetic flux distribution. The calculation unit calculates the position and the inclination angle of the permanent magnet based on the position of the center of gravity and the distortion.

特開2003−148999号公報JP-A-2003-148999 特開2005−207746号公報JP 2005-207746 A

経年劣化により、回転体の回転軸の“ずれ”が発生する場合がある。例えば、回転体を支持する軸受が電食により劣化すると、回転軸のずれが発生する。上記の従来技術では、このような回転軸のずれを考慮していない。従って、回転軸のずれが発生すると、算出結果に誤差が生じる。   Due to aged deterioration, a “shift” of the rotation axis of the rotating body may occur. For example, when the bearing that supports the rotating body is degraded due to electrolytic corrosion, displacement of the rotating shaft occurs. The above prior art does not consider such a deviation of the rotation axis. Therefore, when the displacement of the rotation axis occurs, an error occurs in the calculation result.

本発明の1つの目的は、回転軸のずれの影響を受けることなく、回転体の回転位置を算出可能な磁気式位置検出器を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a magnetic position detector capable of calculating a rotational position of a rotating body without being affected by a shift of a rotating shaft.

本発明の1つの観点において、磁気式位置検出器が提供される。磁気式位置検出器は、(a)回転軸の周りを回転する回転体に取り付けられ、磁界を発生させる磁界発生体と、(b)磁界発生体と対向するセンサ面を有し、センサ面上における磁界の強度分布を検出する磁気センサと、(c)検出された強度分布に基づいて、回転体の回転位置を算出する演算装置と、を備える。磁界検出領域は、センサ面上において磁界の強度が閾値以上の領域である。少なくとも2つの磁界検出領域が互いに分離して発生するように、磁界発生体と磁気センサは構成されている。演算装置は、2つの磁界検出領域の相対的な位置関係に基づいて回転位置を算出する。   In one aspect of the present invention, a magnetic position detector is provided. The magnetic position detector has (a) a magnetic field generator attached to a rotating body that rotates around a rotation axis and generates a magnetic field, and (b) a sensor surface facing the magnetic field generator. And (c) an arithmetic unit for calculating the rotational position of the rotating body based on the detected intensity distribution. The magnetic field detection region is a region on the sensor surface where the strength of the magnetic field is equal to or greater than a threshold. The magnetic field generator and the magnetic sensor are configured such that at least two magnetic field detection regions are generated separately from each other. The arithmetic device calculates a rotational position based on a relative positional relationship between the two magnetic field detection regions.

本発明の磁気式位置検出器によれば、回転軸のずれの影響を受けることなく、回転体の回転位置を算出することが可能である。   According to the magnetic position detector of the present invention, it is possible to calculate the rotational position of the rotating body without being affected by the displacement of the rotating shaft.

本発明の実施の形態に係る磁気式位置検出器の構成を示す構成図FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a magnetic position detector according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における回転位置の算出の原理を説明するための概念図A conceptual diagram for explaining a principle of calculating a rotational position according to an embodiment of the present invention. 磁界検出領域の定義を説明するための概念図Conceptual diagram for explaining the definition of the magnetic field detection area 磁界検出領域の定義を説明するための概念図Conceptual diagram for explaining the definition of the magnetic field detection area 本発明の実施の形態における回転位置の算出の原理を説明するための概念図A conceptual diagram for explaining a principle of calculating a rotational position according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における回転位置の算出の原理を説明するための概念図A conceptual diagram for explaining a principle of calculating a rotational position according to an embodiment of the present invention. 磁界中心位置の定義を説明するための概念図Conceptual diagram for explaining the definition of the magnetic field center position 磁界中心位置の定義を説明するための概念図Conceptual diagram for explaining the definition of the magnetic field center position 回転位置の算出の第1の例を説明するための概念図Conceptual diagram for explaining a first example of calculation of a rotational position 回転位置の算出の第1の例を説明するための概念図Conceptual diagram for explaining a first example of calculation of a rotational position 回転位置の算出の第2の例を説明するための概念図Conceptual diagram for explaining a second example of calculation of a rotational position 回転位置の算出の第3の例を説明するための概念図Conceptual diagram for explaining a third example of calculation of a rotational position 回転位置の算出の第4の例を説明するための概念図Conceptual diagram for explaining a fourth example of calculation of a rotational position 回転軸のずれの検出を説明するための概念図Conceptual diagram for explaining detection of displacement of a rotating shaft 磁界発生体の一例を示す構成図Configuration diagram showing an example of a magnetic field generator 磁界発生体の他の例を示す構成図Configuration diagram showing another example of a magnetic field generator 磁気センサの一例を示す構成図Configuration diagram showing an example of a magnetic sensor 磁気センサのセルサイズと磁界検出領域のサイズとの関係を示す概念図Conceptual diagram showing the relationship between the cell size of the magnetic sensor and the size of the magnetic field detection area 磁気センサのセルサイズと磁界検出領域のサイズとの関係を示す概念図Conceptual diagram showing the relationship between the cell size of the magnetic sensor and the size of the magnetic field detection area 磁気センサのセルサイズと磁界検出領域のサイズとの関係を示す概念図Conceptual diagram showing the relationship between the cell size of the magnetic sensor and the size of the magnetic field detection area 演算装置の構成例を示すブロック図Block diagram illustrating a configuration example of an arithmetic unit 本発明の実施の形態に係る磁気式位置検出器が適用されたモータシステムの構成を示す構成図FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a motor system to which a magnetic position detector according to an embodiment of the present invention is applied.

添付図面を参照して、本発明の実施の形態に係る磁気式位置検出器を説明する。   A magnetic position detector according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

1.構成及び原理
図1は、本発明の実施の形態に係る磁気式位置検出器10の構成を概略的に示している。磁気式位置検出器10は、回転軸RAの周りを回転する回転体1に適用され、その回転体1の回転位置を算出して出力する。回転体1の回転位置は、回転角度と言うこともできる。回転体1は任意であるが、一例としてモータのシャフトが挙げられる。
1. Configuration and Principle FIG. 1 schematically shows a configuration of a magnetic position detector 10 according to an embodiment of the present invention. The magnetic position detector 10 is applied to the rotator 1 that rotates around the rotation axis RA, and calculates and outputs the rotational position of the rotator 1. The rotation position of the rotator 1 can also be called a rotation angle. The rotating body 1 is optional, but an example is a motor shaft.

典型的には、回転体1は、軸受2によって支持され、回転軸RAの周りを回転する。ここで、経年劣化により、回転軸RAの“ずれ”が発生する可能性がある。例えば、軸受2が電食により劣化すると、回転軸RAのずれが発生する。そのような回転軸RAのずれは、以下「軸ずれ」と呼ばれる。軸ずれが発生すると、回転位置の算出結果に誤差が生じる恐れがある。尚、経年劣化のタイムスケールは、回転体1の回転周期に比べて十分長い。   Typically, the rotating body 1 is supported by a bearing 2 and rotates around a rotation axis RA. Here, there is a possibility that a “displacement” of the rotation axis RA occurs due to aging. For example, when the bearing 2 deteriorates due to electrolytic corrosion, a shift of the rotation axis RA occurs. Such a deviation of the rotation axis RA is hereinafter referred to as “axis deviation”. When the axis shift occurs, an error may occur in the calculation result of the rotational position. The time scale of aging is sufficiently longer than the rotation period of the rotating body 1.

本実施の形態に係る磁気式位置検出器10は、軸ずれの影響を受けることなく、回転体1の回転位置を算出可能である。図1に示されるように、その磁気式位置検出器10は、磁界発生体20、磁気センサ30、及び演算装置40を備えている。   The magnetic position detector 10 according to the present embodiment can calculate the rotational position of the rotating body 1 without being affected by the axis deviation. As shown in FIG. 1, the magnetic position detector 10 includes a magnetic field generator 20, a magnetic sensor 30, and an arithmetic device 40.

磁界発生体20は、磁界を発生させる。磁界発生体20は、典型的には永久磁石を用いて形成される。そのような磁界発生体20が回転体1に取り付けられている。回転体1が回転すると、磁界発生体20から発生する磁界の空間分布も変動する。   The magnetic field generator 20 generates a magnetic field. The magnetic field generator 20 is typically formed using a permanent magnet. Such a magnetic field generator 20 is attached to the rotating body 1. When the rotating body 1 rotates, the spatial distribution of the magnetic field generated from the magnetic field generator 20 also changes.

磁気センサ30は、磁界発生体20と対向するように配置され、磁界発生体20から発生した磁界の強度分布を検出する。より詳細には、磁気センサ30は、磁界発生体20と対向するセンサ面SSを有しており、そのセンサ面SS上における磁界強度分布を検出する。例えば、磁気センサ30は、センサ面SS上にアレイ状に配置された複数の磁気センサ素子を備える。磁気センサ素子としては、ホール素子や磁気抵抗効果素子が挙げられる。回転体1が回転すると、磁気センサ30が検出する磁界強度分布も変動する。磁気センサ30は、検出した磁界強度分布を示す検出磁界データDHを演算装置40に出力する。   The magnetic sensor 30 is arranged to face the magnetic field generator 20 and detects the intensity distribution of the magnetic field generated from the magnetic field generator 20. More specifically, the magnetic sensor 30 has a sensor surface SS facing the magnetic field generator 20, and detects a magnetic field intensity distribution on the sensor surface SS. For example, the magnetic sensor 30 includes a plurality of magnetic sensor elements arranged in an array on the sensor surface SS. Examples of the magnetic sensor element include a Hall element and a magnetoresistive element. When the rotating body 1 rotates, the magnetic field intensity distribution detected by the magnetic sensor 30 also changes. The magnetic sensor 30 outputs detected magnetic field data DH indicating the detected magnetic field strength distribution to the arithmetic device 40.

演算装置40は、磁気センサ30に接続されており、磁気センサ30から検出磁界データDHを受け取る。そして、演算装置40は、検出磁界データDHが示す磁界強度分布に基づいて、回転体1の回転位置を算出する。この演算装置40による回転位置の算出については、後に詳述される。演算装置40は、算出した回転位置を示す回転位置データDRを外部に出力する。演算装置40としては、マイクロコンピュータが例示される。   The arithmetic unit 40 is connected to the magnetic sensor 30 and receives the detected magnetic field data DH from the magnetic sensor 30. Then, the arithmetic unit 40 calculates the rotational position of the rotating body 1 based on the magnetic field intensity distribution indicated by the detected magnetic field data DH. The calculation of the rotational position by the arithmetic unit 40 will be described later in detail. The arithmetic device 40 outputs rotation position data DR indicating the calculated rotation position to the outside. As the arithmetic device 40, a microcomputer is exemplified.

次に、図2〜図6を参照して、本実施の形態における回転位置の算出の原理を説明する。   Next, the principle of calculating the rotational position in the present embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、磁界発生体20において磁界を発生させる部分は、磁界発生部分21である。図2に示される例では、磁界発生体20は、磁界発生部分21を少なくとも2つ有しており、更に、それら磁界発生部分21が互いに分離している。すなわち、磁界発生体20は、少なくとも2つの磁界発生部分21のそれぞれから磁界を別々に発生させる。従って、磁気センサ30も、少なくとも2つの磁界強度分布を検出することになる。   First, a portion of the magnetic field generator 20 that generates a magnetic field is the magnetic field generating portion 21. In the example shown in FIG. 2, the magnetic field generator 20 has at least two magnetic field generating portions 21, and the magnetic field generating portions 21 are separated from each other. That is, the magnetic field generator 20 separately generates a magnetic field from each of the at least two magnetic field generating portions 21. Therefore, the magnetic sensor 30 also detects at least two magnetic field strength distributions.

センサ面SS上において磁界発生部分21と対向する領域は、磁界検出領域31である。ここで、図3及び図4を参照して、磁界検出領域31の定義をより詳しく説明する。図3及び図4は、図2中の線A−A’に沿った磁界強度分布の例を示している。横軸はセンサ面SS上の位置を表し、縦軸は磁界強度を表している。図3及び図4に示される例では、2つの磁界発生部分21のそれぞれに起因する2つの磁界強度分布が存在している。尚、図4に示されるように、磁界発生部分21の磁極の正負は問わない。本実施の形態における磁界検出領域31とは、センサ面SS上において磁界強度が閾値Hth以上である領域のことである。磁界強度分布が等方的である場合、磁界検出領域31は円形となる。但し、磁界検出領域31の形状は円形に限られず、楕円形、略長方形、不定形などであってもよい。   A region facing the magnetic field generating portion 21 on the sensor surface SS is a magnetic field detection region 31. Here, the definition of the magnetic field detection region 31 will be described in more detail with reference to FIGS. FIGS. 3 and 4 show examples of the magnetic field intensity distribution along the line A-A 'in FIG. The horizontal axis represents the position on the sensor surface SS, and the vertical axis represents the magnetic field strength. In the example shown in FIGS. 3 and 4, there are two magnetic field strength distributions caused by each of the two magnetic field generating portions 21. In addition, as shown in FIG. 4, the polarity of the magnetic pole of the magnetic field generating portion 21 does not matter. The magnetic field detection region 31 in the present embodiment is a region on the sensor surface SS where the magnetic field intensity is equal to or larger than the threshold value Hth. When the magnetic field strength distribution is isotropic, the magnetic field detection region 31 has a circular shape. However, the shape of the magnetic field detection region 31 is not limited to a circle, but may be an ellipse, a substantially rectangle, an irregular shape, or the like.

図2に示される例では、2つの磁界発生部分21のそれぞれに対向するように、2つの磁界検出領域31がセンサ面SS上に発生している。また、それら2つの磁界検出領域31は、センサ面SS上において互いに分離している。回転体1が回転軸RAの周りを回転すると、各磁界発生部分21も回転軸RAの周りを回転し、それに伴って、各磁界検出領域31も回転中心RCの周りを回転する。回転中心RCは、センサ面SS上において回転軸RAに対向する位置であるとも言える。   In the example illustrated in FIG. 2, two magnetic field detection regions 31 are generated on the sensor surface SS so as to face each of the two magnetic field generation portions 21. Further, the two magnetic field detection regions 31 are separated from each other on the sensor surface SS. When the rotating body 1 rotates around the rotation axis RA, each magnetic field generating portion 21 also rotates around the rotation axis RA, and accordingly, each magnetic field detection region 31 also rotates around the rotation center RC. It can be said that the rotation center RC is a position facing the rotation axis RA on the sensor surface SS.

本実施の形態において重要なことは、少なくとも2つの磁界検出領域31がセンサ面SS上において互いに分離して発生することである。そのために、磁界発生体20の構造、磁界発生体20と磁気センサ30の配置関係、磁気センサ30の閾値Hth、等が適切に設計される。すなわち、本実施の形態によれば、少なくとも2つの磁界検出領域31が互いに分離して発生するように、磁界発生体20と磁気センサ30が構成されている。   What is important in the present embodiment is that at least two magnetic field detection regions 31 are generated separately from each other on the sensor surface SS. For this purpose, the structure of the magnetic field generator 20, the arrangement relationship between the magnetic field generator 20 and the magnetic sensor 30, the threshold value Hth of the magnetic sensor 30, and the like are appropriately designed. That is, according to the present embodiment, the magnetic field generator 20 and the magnetic sensor 30 are configured such that at least two magnetic field detection regions 31 are generated separately from each other.

演算装置40は、検出磁界データDHが示す磁界強度分布に基づいて、複数の磁界検出領域31を抽出することができる。そして、演算装置40は、抽出した複数の磁界検出領域31のうち2つの相対的位置関係に基づいて、回転体1の回転位置を算出する。   The arithmetic unit 40 can extract a plurality of magnetic field detection regions 31 based on the magnetic field strength distribution indicated by the detected magnetic field data DH. Then, the arithmetic device 40 calculates the rotational position of the rotating body 1 based on the relative positional relationship between two of the extracted plurality of magnetic field detection regions 31.

例えば図5には、センサ面SS上の2つの磁界検出領域31−1,31−2が示されている。回転体1が回転すると、磁界検出領域31−1,31−2の各々は、回転中心RCの周りを回転する。このとき、センサ面SS上における磁界検出領域31−1,31−2の相対的な位置関係は、回転体1の回転に伴って時間的に変動する。すなわち、磁界検出領域31−1,31−2の相対的な位置関係は、回転体1の回転位置に依存して一意に定まる。従って、演算装置40は、磁界検出領域31−1,31−2の相対的な位置関係に基づいて、回転体1の回転位置を算出することができる。   For example, FIG. 5 shows two magnetic field detection regions 31-1 and 31-2 on the sensor surface SS. When the rotating body 1 rotates, each of the magnetic field detection regions 31-1 and 31-2 rotates around the rotation center RC. At this time, the relative positional relationship between the magnetic field detection regions 31-1 and 31-2 on the sensor surface SS fluctuates with the rotation of the rotating body 1. That is, the relative positional relationship between the magnetic field detection regions 31-1 and 31-2 is uniquely determined depending on the rotational position of the rotating body 1. Therefore, the arithmetic unit 40 can calculate the rotational position of the rotating body 1 based on the relative positional relationship between the magnetic field detection regions 31-1 and 31-2.

ここで、図6を参照して、軸ずれが発生した場合を考える。図6の例において、最初、磁界検出領域31−1,31−2は、回転中心RCaの周りを回転軌跡Caに沿って回転する。その後、回転体1の回転軸RAがずれた結果、回転中心RCがRCaからRCbに移動したとする。そして、磁界検出領域31−1,31−2は、回転中心RCbの周りを回転軌跡Cbに沿って回転する。しかし、回転体1の回転位置が同じであれば、回転中心RCの位置にかかわらず、磁界検出領域31−1,31−2の相対的な位置関係は同じである。従って、演算装置40は、磁界検出領域31−1,31−2の相対的な位置関係を用いることによって、軸ずれの影響を受けることなく、回転位置を算出することができる。   Here, with reference to FIG. 6, a case where an axis shift has occurred will be considered. In the example of FIG. 6, first, the magnetic field detection regions 31-1 and 31-2 rotate around the rotation center RCa along the rotation trajectory Ca. After that, it is assumed that the rotation center RC moves from RCa to RCb as a result of the rotation axis RA of the rotating body 1 being shifted. Then, the magnetic field detection regions 31-1 and 31-2 rotate around the rotation center RCb along the rotation locus Cb. However, if the rotation position of the rotating body 1 is the same, the relative positional relationship between the magnetic field detection regions 31-1 and 31-2 is the same regardless of the position of the rotation center RC. Therefore, by using the relative positional relationship between the magnetic field detection areas 31-1 and 31-2, the arithmetic device 40 can calculate the rotational position without being affected by the axis deviation.

以上に説明されたように、本実施の形態によれば、少なくとも2つの磁界検出領域31がセンサ面SS上において互いに分離して発生するように、磁界発生体20と磁気センサ30が構成される。そして、演算装置40は、2つの磁界検出領域31の相対的な位置関係に基づいて、回転体1の回転位置を算出する。これにより、軸ずれの影響を受けることなく、回転位置を算出することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, the magnetic field generator 20 and the magnetic sensor 30 are configured such that at least two magnetic field detection regions 31 are generated separately from each other on the sensor surface SS. . Then, the arithmetic device 40 calculates the rotational position of the rotating body 1 based on the relative positional relationship between the two magnetic field detection regions 31. Thus, the rotational position can be calculated without being affected by the axis deviation.

また、本実施の形態では、少なくとも2つの磁界検出領域31が互いに分離して発生する限りにおいて、厳密な位置合わせは不要である。従って、磁気式位置検出器10の組立及び設置が容易である。   In the present embodiment, strict alignment is not required as long as at least two magnetic field detection regions 31 are generated separately from each other. Therefore, the assembly and installation of the magnetic position detector 10 are easy.

また、本実施の形態では、2つの磁界検出領域31の相対的位置関係が分かればよく、各々の磁界検出領域31の絶対位置を厳密に求める必要はない。従って、磁界発生体20の微細加工は不要であり、また、磁気センサ30の解像度をいたずらに増大させる必要もない。これらのことは、コストの削減に寄与する。   In the present embodiment, the relative positional relationship between the two magnetic field detection regions 31 only needs to be known, and it is not necessary to strictly determine the absolute position of each magnetic field detection region 31. Therefore, fine processing of the magnetic field generator 20 is unnecessary, and it is not necessary to increase the resolution of the magnetic sensor 30 unnecessarily. These contribute to cost reduction.

2.回転位置の算出例
以下、回転位置の算出の様々な例を説明する。その説明にあたり、「磁界中心位置32」という概念を導入する。図7及び図8は、磁界中心位置32の定義を説明するための概念図である。磁界中心位置32とは、磁界検出領域31における磁界強度分布の“重心の位置”のことである。磁界中心位置32は、磁界強度を重みとした場合の磁界検出領域31の“重み付き平均位置”であるとも言える。
2. Examples of Calculation of Rotation Position Hereinafter, various examples of calculation of the rotation position will be described. In the description, the concept of “magnetic field center position 32” will be introduced. 7 and 8 are conceptual diagrams illustrating the definition of the magnetic field center position 32. FIG. The magnetic field center position 32 is the “center of gravity” of the magnetic field intensity distribution in the magnetic field detection region 31. It can be said that the magnetic field center position 32 is a “weighted average position” of the magnetic field detection region 31 when the magnetic field strength is weighted.

図7に示される例では、磁界強度分布は等方的であり、磁界検出領域31の形状は円形である。この場合、磁界中心位置32は、磁界強度分布のピーク位置と一致し、また、円形の磁界検出領域31の中心位置とも一致する。一方、図8に示される例では、磁界強度分布は非等方的であり、磁界中心位置32は磁界強度分布のピーク位置と一致しない。しかし、いずれの場合であっても、演算装置40は、磁界検出領域31における磁界強度分布に基づいて磁界中心位置32を算出することができる。尚、演算負荷及び演算速度の観点から言えば、円形の磁界検出領域31が最適である。   In the example shown in FIG. 7, the magnetic field intensity distribution is isotropic, and the shape of the magnetic field detection region 31 is circular. In this case, the magnetic field center position 32 matches the peak position of the magnetic field strength distribution, and also matches the center position of the circular magnetic field detection region 31. On the other hand, in the example shown in FIG. 8, the magnetic field strength distribution is anisotropic, and the magnetic field center position 32 does not coincide with the peak position of the magnetic field strength distribution. However, in any case, the arithmetic device 40 can calculate the magnetic field center position 32 based on the magnetic field intensity distribution in the magnetic field detection region 31. In addition, from the viewpoint of calculation load and calculation speed, the circular magnetic field detection region 31 is optimal.

上述の通り、本実施の形態では、少なくとも2つの磁界検出領域31が発生する。演算装置40は、検出磁界データDHが示す磁界強度分布に基づいて、2つの磁界検出領域31のそれぞれに関する2つの磁界中心位置32を算出する。2つの磁界中心位置32は、2つの磁界検出領域31のそれぞれの代表位置であるとも言える。よって、演算装置40は、2つの磁界中心位置32の相対的な位置関係を用いることによって、軸ずれの影響を受けることなく、回転位置を算出することができる。   As described above, in the present embodiment, at least two magnetic field detection regions 31 are generated. The arithmetic device 40 calculates two magnetic field center positions 32 for each of the two magnetic field detection regions 31 based on the magnetic field strength distribution indicated by the detected magnetic field data DH. It can be said that the two magnetic field center positions 32 are representative positions of the two magnetic field detection regions 31 respectively. Therefore, by using the relative positional relationship between the two magnetic field center positions 32, the arithmetic device 40 can calculate the rotational position without being affected by the axis deviation.

2−1.第1の例
図9及び図10は、第1の例を説明するための概念図である。センサ面SSは、互いに直交するX軸及びY軸で規定されるX−Y面で表されている。2つの磁界検出領域31−1,31−2のそれぞれに関して、2つの磁界中心位置32−1,32−2が存在している。
2-1. First Example FIGS. 9 and 10 are conceptual diagrams for explaining a first example. The sensor surface SS is represented by an XY plane defined by an X axis and a Y axis orthogonal to each other. Two magnetic field center positions 32-1 and 32-2 exist for each of the two magnetic field detection regions 31-1 and 31-2.

ここで、本例において用いられる「第1の線LA」及び「第1の角度α」について定義する。第1の線LAは、2つの磁界中心位置32−1,32−2の間を結ぶ線である。第1の角度αは、第1の線LAとセンサ面SS上の基準線LRとのなす角度である。例えば、基準線LRがX軸である場合、第1の角度αは、第1の線LAとX軸とのなす角度である。この第1の角度αは、2つの磁界中心位置32の相対的な位置関係を表していると言える。   Here, the “first line LA” and the “first angle α” used in the present example are defined. The first line LA is a line connecting between the two magnetic field center positions 32-1 and 32-2. The first angle α is an angle between the first line LA and the reference line LR on the sensor surface SS. For example, when the reference line LR is the X axis, the first angle α is an angle between the first line LA and the X axis. It can be said that the first angle α represents the relative positional relationship between the two magnetic field center positions 32.

回転体1が回転すると、磁界中心位置32−1,32−2の各々も回転中心RCの周りを回転する。ここで、回転中心RCから磁界中心位置32−1,32−2のそれぞれまでの距離は、r1,r2である。本例では、距離r1と距離r2は等しい。よって、磁界中心位置32−1,32−2は共に、同じ回転軌跡Cに沿って回転する。   When the rotating body 1 rotates, each of the magnetic field center positions 32-1 and 32-2 also rotates around the rotation center RC. Here, the distances from the rotation center RC to the magnetic field center positions 32-1 and 32-2 are r1 and r2. In this example, the distance r1 and the distance r2 are equal. Therefore, both the magnetic field center positions 32-1 and 32-2 rotate along the same rotation locus C.

また、本例では、磁界中心位置32−1,32−2は、回転中心RCを挟んで対角位置に存在している。従って、磁界中心位置32−1,32−2の間を結ぶ第1の線LAは、回転中心RCを通る。第1の線LAが回転中心RCを通るように、回転体1の回転軸RAに対する磁界発生部分21の配置が決定されているとも言える。第1の線LAが回転中心RCを通るため、第1の線LAと基準線LRとのなす第1の角度αは、基準線LRからみた回転中心RCの周りの磁界中心位置32−1の回転角度を表している。すなわち、第1の角度αは、回転体1の回転位置を反映している。   Further, in this example, the magnetic field center positions 32-1 and 32-2 exist at diagonal positions across the rotation center RC. Therefore, the first line LA connecting the magnetic field center positions 32-1 and 32-2 passes through the rotation center RC. It can be said that the arrangement of the magnetic field generating portion 21 with respect to the rotation axis RA of the rotating body 1 is determined so that the first line LA passes through the rotation center RC. Since the first line LA passes through the rotation center RC, the first angle α between the first line LA and the reference line LR is equal to the magnetic field center position 32-1 around the rotation center RC as viewed from the reference line LR. Represents the rotation angle. That is, the first angle α reflects the rotational position of the rotating body 1.

図9は、軸ずれが発生していない場合を示している。このとき、回転中心RCはX−Y座標の座標原点と一致しており、回転中心RCを通る第1の線LAは座標原点も通る。一方、図10は、軸ずれが発生した場合を示している。軸ずれが発生すると、回転中心RCは座標原点からずれ、第1の線LAも座標原点を通らなくなる。しかしながら、第1の角度αは、軸ずれの影響を受けていない。つまり、回転体1の回転位置が同じであれば、軸ずれの有無にかかわらず、第1の角度αは一定である。従って、軸ずれの影響を受けることなく、第1の角度αを回転位置として用いることができる。   FIG. 9 shows a case where no axis deviation has occurred. At this time, the rotation center RC coincides with the coordinate origin of the XY coordinates, and the first line LA passing through the rotation center RC also passes through the coordinate origin. On the other hand, FIG. 10 shows a case where an axis shift has occurred. When the axis shift occurs, the rotation center RC shifts from the coordinate origin, and the first line LA does not pass through the coordinate origin. However, the first angle α is not affected by the misalignment. That is, if the rotational position of the rotating body 1 is the same, the first angle α is constant regardless of the presence or absence of the axis deviation. Therefore, the first angle α can be used as the rotation position without being affected by the axis deviation.

比較例として、回転中心RCの代わりに座標原点の周りの磁界中心位置32−1の回転角度φを考える。軸ずれが発生していないとき、回転角度φは第1の角度αと一致している。しかしながら、図10に示されるように軸ずれが発生すると、回転角度φは、正しい回転角度である第1の角度αと一致しなくなる。つまり、回転角度φは軸ずれの影響を受ける。よって、回転角度φを回転位置として用いると、軸ずれによって算出誤差が生じる。   As a comparative example, a rotation angle φ of the magnetic field center position 32-1 around the coordinate origin is considered instead of the rotation center RC. When no axis deviation occurs, the rotation angle φ matches the first angle α. However, when the axis shift occurs as shown in FIG. 10, the rotation angle φ does not match the first angle α that is the correct rotation angle. That is, the rotation angle φ is affected by the axis deviation. Therefore, when the rotation angle φ is used as the rotation position, a calculation error occurs due to the axis deviation.

以上に説明されたように、本例によれば、第1の線LAが回転中心RCを通る。演算装置40は、2つの磁界中心位置32−1,32−2に基づいて、第1の角度αを回転位置として算出する。その第1の角度αは軸ずれの影響をうけない。すなわち、演算装置40は、軸ずれの影響を受けることなく、回転位置を算出することができる。また、本例の算出方法はシンプルで簡単であるため、演算装置40における演算負荷を大きく低減することが可能である。   As described above, according to this example, the first line LA passes through the rotation center RC. The arithmetic device 40 calculates the first angle α as a rotation position based on the two magnetic field center positions 32-1 and 32-2. The first angle α is not affected by the misalignment. That is, the arithmetic device 40 can calculate the rotational position without being affected by the axis deviation. Further, since the calculation method of this example is simple and simple, the calculation load on the calculation device 40 can be greatly reduced.

2−2.第2の例
図11は、第2の例を説明するための概念図である。上記の第1の例と比較すると、本例では、距離r1と距離r2が異なっている。磁界中心位置32−1は回転軌跡C1に沿って回転し、磁界中心位置32−2は回転軌跡C2に沿って回転する。その他は、第1の例と同じである。
2-2. Second Example FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining a second example. Compared to the first example, in this example, the distance r1 and the distance r2 are different. The magnetic field center position 32-1 rotates along the rotation trajectory C1, and the magnetic field center position 32-2 rotates along the rotation trajectory C2. Others are the same as the first example.

本例でも、磁界中心位置32−1,32−2は、回転中心RCを挟んで対角位置に存在しており、第1の線LAは、回転中心RCを通っている。従って、第1の角度αを回転位置として用いることができる。つまり、軸ずれの影響を受けることなく、且つ、簡単に、回転位置を算出することが可能である。   Also in this example, the magnetic field center positions 32-1 and 32-2 exist at diagonal positions across the rotation center RC, and the first line LA passes through the rotation center RC. Therefore, the first angle α can be used as the rotation position. That is, the rotational position can be easily calculated without being affected by the axis deviation.

また、本例では、距離r1と距離r2を一致させる必要がない。このことは、厳密な位置合わせが不要であることを意味する。従って、磁界発生体20の作製及び設置が容易となる。このことは、コストの削減に寄与する。   Further, in this example, there is no need to make the distance r1 and the distance r2 coincide. This means that strict alignment is not required. Therefore, the production and installation of the magnetic field generator 20 are facilitated. This contributes to cost reduction.

2−3.第3の例
図12は、第3の例を説明するための概念図である。本例において、磁界中心位置32−1,32−2は、回転中心RCを挟んで対角位置に存在しておらず、よって、第1の線LAは、回転中心RCを通っていない。
2-3. Third Example FIG. 12 is a conceptual diagram for explaining a third example. In this example, the magnetic field center positions 32-1 and 32-2 do not exist at diagonal positions with respect to the rotation center RC, and therefore, the first line LA does not pass through the rotation center RC.

ここで、本例において用いられる「第2の線LB」及び「第2の角度β」について定義する。第2の線LBは、一方の磁界中心位置32−1と回転中心RCとの間を結ぶ線である。第2の角度βは、第1の線LAと第2の線LBとのなす角度である。この第2の角度βは、回転中心RCと2つの磁界中心位置32−1,32−2の3点からなる三角形の形状を規定するパラメータである。そして、その三角形の形状は、磁界発生体20が回転体1に取り付けられた時点で定まる。すなわち、第2の角度βは、固定パラメータである。回転体1が回転しても、第2の角度βは一定のままである。   Here, the “second line LB” and the “second angle β” used in the present example are defined. The second line LB is a line connecting one magnetic field center position 32-1 and the rotation center RC. The second angle β is an angle between the first line LA and the second line LB. The second angle β is a parameter that defines a triangular shape composed of the three points of the rotation center RC and the two magnetic field center positions 32-1 and 32-2. The triangular shape is determined when the magnetic field generator 20 is attached to the rotating body 1. That is, the second angle β is a fixed parameter. Even if the rotating body 1 rotates, the second angle β remains constant.

次に、上記の第1の例の場合と同様に、基準線LRからみた回転中心RCの周りの磁界中心位置32−1の回転角度について考える。上記の第1の例の場合、その回転角度は第1の角度αであった。一方、本例の場合、図12から分かるように、その回転角度は、第1の角度αと第2の角度βとの差(α−β)である。よって、α−βを回転位置として用いることができる。ここで、第1の角度αは軸ずれの影響を受けないパラメータであり、第2の角度βは固定パラメータであることに留意されたい。よって、α−βも、軸ずれの影響を受けないパラメータとなる。すなわち、軸ずれの影響を受けることなく、α−βを回転位置として用いることができる。   Next, as in the case of the first example, the rotation angle of the magnetic field center position 32-1 around the rotation center RC viewed from the reference line LR will be considered. In the case of the first example, the rotation angle was the first angle α. On the other hand, in the case of this example, as can be seen from FIG. 12, the rotation angle is the difference (α−β) between the first angle α and the second angle β. Therefore, α-β can be used as the rotation position. Here, it should be noted that the first angle α is a parameter that is not affected by the axis deviation, and the second angle β is a fixed parameter. Therefore, α-β is also a parameter that is not affected by the axis deviation. That is, α-β can be used as the rotational position without being affected by the axis deviation.

演算装置40は、2つの磁界中心位置32−1,32−2に基づいて、第1の角度αを算出する。そして、演算装置40は、第1の角度αと第2の角度βとの差(α−β)を回転位置として算出する。第2の角度βの取得方法としては、様々なものが考えられる。例えば、磁界発生体20が回転体1に取り付けた時点で第2の角度βが正確に判明した場合、外部から演算装置40に第2の角度βがあらかじめ入力される。演算装置40は、入力された第2の角度βをメモリに記憶する。あるいは、回転体1が回転し始めた直後に、演算装置40は、磁界中心位置32の回転軌跡から回転中心RCの初期位置を算出し、更に、当該初期位置と磁界中心位置32を用いて第2の角度βを算出してもよい。演算装置40は、算出された第2の角度βをメモリに記憶する。いずれの場合であっても、演算装置40は、あらかじめ記憶した第2の角度βを用いて回転位置を算出することができる。   The arithmetic device 40 calculates the first angle α based on the two magnetic field center positions 32-1 and 32-2. Then, the arithmetic device 40 calculates a difference (α−β) between the first angle α and the second angle β as a rotation position. Various methods are available for obtaining the second angle β. For example, when the second angle β is accurately determined at the time when the magnetic field generator 20 is attached to the rotating body 1, the second angle β is input to the arithmetic unit 40 from the outside in advance. The arithmetic unit 40 stores the input second angle β in the memory. Alternatively, immediately after the rotating body 1 starts rotating, the arithmetic device 40 calculates the initial position of the rotation center RC from the rotation trajectory of the magnetic field center position 32, and further calculates the initial position using the initial position and the magnetic field center position 32. 2 may be calculated. The arithmetic device 40 stores the calculated second angle β in the memory. In any case, the arithmetic device 40 can calculate the rotational position using the second angle β stored in advance.

本例においても、軸ずれの影響を受けることなく、且つ、簡単に、回転位置を算出することが可能である。更に、本例では、磁界中心位置32−1,32−2が、回転中心RCを挟んで対角位置に存在する必要がない。このことは、厳密な位置合わせが不要であることを意味する。従って、磁界発生体20の作製及び設置が容易となる。このことは、コストの削減に寄与する。   Also in this example, it is possible to easily calculate the rotational position without being affected by the axis deviation. Furthermore, in this example, the magnetic field center positions 32-1 and 32-2 do not need to be at diagonal positions across the rotation center RC. This means that strict alignment is not required. Therefore, the production and installation of the magnetic field generator 20 are facilitated. This contributes to cost reduction.

2−4.第4の例
磁界検出領域31の数は2に限られず、3以上であってもよい。例えば、図13は、3つの磁界検出領域31−1〜31−3が存在する場合を示している。演算装置40は2つの磁界検出領域31を用いて回転位置を算出することができるが、その2つの磁界検出領域31は、以下「磁界検出領域ペア」と呼ばれる。図13の例では、複数の異なる磁界検出領域ペア(31−1,31−2)、(31−2,31−3)、(31−3,31−1)が存在している。
2-4. Fourth Example The number of magnetic field detection regions 31 is not limited to two, and may be three or more. For example, FIG. 13 illustrates a case where three magnetic field detection regions 31-1 to 31-3 exist. The arithmetic device 40 can calculate the rotational position using the two magnetic field detection regions 31, and the two magnetic field detection regions 31 are hereinafter referred to as a "magnetic field detection region pair". In the example of FIG. 13, a plurality of different magnetic field detection region pairs (31-1, 31-2), (31-2, 31-3), and (31-3, 31-1) exist.

演算装置40は、複数の異なる磁界検出領域ペアのうち少なくとも1つを用いて回転位置を算出する。例えば、演算装置40は、1つの磁界検出領域ペアを用いて回転位置を算出し、算出した回転位置を出力する。あるいは、演算装置40は、複数の磁界検出領域ペアのそれぞれに基づいて複数の回転位置を並列的に算出し、それら複数の回転位置のうち1つを出力してもよい。いずれにせよ、使用していた磁界検出領域ペアが使用不可能に変化した場合、演算装置40は、複数の磁界検出領域ペアのうち他のものを用いて回転位置を算出する。   The arithmetic device 40 calculates the rotational position using at least one of the plurality of different magnetic field detection region pairs. For example, the arithmetic device 40 calculates a rotational position using one magnetic field detection region pair, and outputs the calculated rotational position. Alternatively, the arithmetic device 40 may calculate a plurality of rotation positions in parallel based on each of the plurality of magnetic field detection region pairs, and output one of the plurality of rotation positions. In any case, when the used magnetic field detection region pair changes to the unusable state, the arithmetic device 40 calculates the rotational position by using another of the plurality of magnetic field detection region pairs.

このように、本例によれば、磁界発生体20に異常が発生した時にも、回転位置の算出を継続することができる。尚、磁界発生体20の異常の例としては、一部の磁石が回転体1から落ちることが考えられる。   As described above, according to this example, even when an abnormality occurs in the magnetic field generator 20, the calculation of the rotational position can be continued. In addition, as an example of the abnormality of the magnetic field generator 20, it is conceivable that some magnets fall from the rotating body 1.

3.回転軸RAの異常の検出
演算装置40は、軸ずれ等の回転軸RAの異常を検出することも可能である。例えば、図14に示されるような、回転中心RCの許容範囲RNGを考える。演算装置40は、その許容範囲RNGを示す許容パラメータをあらかじめメモリに記憶する。
3. Detection of Abnormality of Rotation Axis RA The arithmetic device 40 can also detect an abnormality of the rotation axis RA such as an axis shift. For example, consider an allowable range RNG of the rotation center RC as shown in FIG. Arithmetic unit 40 previously stores an allowable parameter indicating the allowable range RNG in a memory.

回転体1の回転中、演算装置40は、磁界検出領域31の回転軌跡に基づいて、回転中心RCを定期的に算出する。そして、演算装置40は、算出した回転中心RCの位置と許容範囲RNGとを比較することによって、回転軸RAの異常を検出する。具体的には、算出した回転中心RCが許容範囲RNGを逸脱した場合、演算装置40は、回転軸RAの異常が発生したと判断する。異常を検出した場合、演算装置40は、エラーを外部に出力する。   During the rotation of the rotating body 1, the arithmetic device 40 periodically calculates the rotation center RC based on the rotation trajectory of the magnetic field detection area 31. Then, the arithmetic unit 40 detects an abnormality of the rotation axis RA by comparing the calculated position of the rotation center RC with the allowable range RNG. Specifically, when the calculated rotation center RC deviates from the allowable range RNG, the arithmetic device 40 determines that an abnormality has occurred in the rotation axis RA. When detecting an abnormality, the arithmetic unit 40 outputs an error to the outside.

回転軸RAの異常の検出は、予防保全の観点から好適である。例えば、軸受2が完全に故障する前に、その異常を察知することが可能である。   Detection of an abnormality of the rotation axis RA is preferable from the viewpoint of preventive maintenance. For example, it is possible to detect the abnormality before the bearing 2 completely fails.

4.磁界発生体20の例
図15は、磁界発生体20の一例を示している。本例では、磁界発生体20は、互いに分離した少なくとも2つの磁石23を有している。各磁石23が、既出の図2で示された磁界発生部分21に相当する。
4. Example of magnetic field generator 20 FIG. 15 shows an example of the magnetic field generator 20. In this example, the magnetic field generator 20 has at least two magnets 23 separated from each other. Each magnet 23 corresponds to the magnetic field generating portion 21 shown in FIG.

図16は、磁界発生体20の他の例を示している。本例では、磁界発生体20は、磁石24と、その磁石24上に形成された磁気シールド25とを備えている。ここで、磁石24が回転体1側に配置され、磁気シールド25が磁気センサ30側に配置されている。磁気シールド25は、磁石24からの磁界をシールドするシールド部材で形成されている。また、磁気シールド25は、互いに分離した少なくとも2つの開口部26を有している。開口部26にはシールド部材が形成されておらず、磁石24からの磁界は開口部26を通過することができる。すなわち、各開口部26が、既出の図2で示された磁界発生部分21に相当する。   FIG. 16 shows another example of the magnetic field generator 20. In this example, the magnetic field generator 20 includes a magnet 24 and a magnetic shield 25 formed on the magnet 24. Here, the magnet 24 is arranged on the rotating body 1 side, and the magnetic shield 25 is arranged on the magnetic sensor 30 side. The magnetic shield 25 is formed of a shield member that shields a magnetic field from the magnet 24. The magnetic shield 25 has at least two openings 26 separated from each other. No shield member is formed in the opening 26, and the magnetic field from the magnet 24 can pass through the opening 26. That is, each opening 26 corresponds to the magnetic field generating portion 21 shown in FIG.

5.磁気センサ30の例
図17は、磁気センサ30の一例を示している。磁気センサ30は、セルアレイ33を備えている。セルアレイ33は、アレイ状に配置された複数のセル34からなる。1つのセル34(i,j)は、磁界の強度を検出し、検出した強度を1つの出力H(i,j)として出力する。よって、複数のセルのそれぞれからの出力H(i,j)を組み合わせることによって、磁界強度分布が得られる。
5. Example of Magnetic Sensor 30 FIG. 17 shows an example of the magnetic sensor 30. The magnetic sensor 30 includes a cell array 33. The cell array 33 includes a plurality of cells 34 arranged in an array. One cell 34 (i, j) detects the intensity of the magnetic field and outputs the detected intensity as one output H (i, j). Therefore, a magnetic field strength distribution can be obtained by combining the outputs H (i, j) from each of the plurality of cells.

図18は、セル34のサイズと磁界検出領域31のサイズとの関係を示す概念図である。ここで、1つのセル34の一辺の長さはaである。また、磁界検出領域31の形状は円形であり、その直径はdである。   FIG. 18 is a conceptual diagram showing the relationship between the size of the cell 34 and the size of the magnetic field detection region 31. Here, the length of one side of one cell 34 is a. The shape of the magnetic field detection region 31 is circular, and its diameter is d.

直径dは長さa以上である(d≧a)ことが望ましい。比較例として、図19に示されるd<aの場合を考える。d<aの場合、1つの磁界検出領域31が、複数のセル34にわたって分布せず、1つのセル34内に完全に包含される可能性がある。その場合、当該セル34内における磁界検出領域31の位置にかかわらず、当該セル34からの出力H(i,j)は同じになってしまう。つまり、出力H(i,j)から磁界中心位置32を正確に算出することができなくなる。磁界中心位置32の算出精度の観点から、d≧aの条件が成立することが望ましい。   It is desirable that the diameter d is not less than the length a (d ≧ a). As a comparative example, consider the case of d <a shown in FIG. When d <a, there is a possibility that one magnetic field detection region 31 is not distributed over a plurality of cells 34 and is completely contained in one cell 34. In this case, the output H (i, j) from the cell 34 is the same regardless of the position of the magnetic field detection region 31 in the cell 34. That is, the magnetic field center position 32 cannot be accurately calculated from the output H (i, j). From the viewpoint of the calculation accuracy of the magnetic field center position 32, it is desirable that the condition of d ≧ a is satisfied.

d=aの場合、最小で1つのセル34、最大でも2×2のセル34からの出力H(i,j)に基づいて、磁界中心位置32を高精度に算出することが可能である。   In the case of d = a, the magnetic field center position 32 can be calculated with high accuracy based on the output H (i, j) from one cell 34 at a minimum and 2 × 2 cells at a maximum.

d=2aの場合、最小で2×2のセル34、最大でも3×3のセル34からの出力H(i,j)に基づいて、磁界中心位置32を高精度に算出することが可能である。   When d = 2a, the magnetic field center position 32 can be calculated with high accuracy based on the output H (i, j) from the minimum 2 × 2 cells 34 and the maximum 3 × 3 cells 34. is there.

d>2aの場合、図20に示されるように、3×3のセル34では不足する可能性がある。しかし、セル34の数が増加すると、それだけ計算負荷も増大してしまう。計算負荷の低減の観点から言えば、3×3のセル34、すなわち、d≦2aの条件が成立することが望ましい。例えば、3×3のセル34を用いる場合、64×64のセル34を用いる場合と比較して、計算量は9/4096となる。これは、位置算出の時間分解能を4096/9倍に向上させることが可能であることを意味する。   In the case of d> 2a, as shown in FIG. 20, there is a possibility that 3 × 3 cells 34 are insufficient. However, as the number of cells 34 increases, the calculation load increases accordingly. From the viewpoint of reducing the calculation load, it is desirable that the 3 × 3 cells 34, that is, the condition of d ≦ 2a be satisfied. For example, when the 3 × 3 cells 34 are used, the calculation amount is 9/4096 compared with the case where the 64 × 64 cells 34 are used. This means that the time resolution of position calculation can be improved to 4096/9 times.

6.演算装置40の例
図21は、演算装置40の構成例を示すブロック図である。演算装置40は、プロセッサ41、メモリ42、入出力インタフェース43、及びバス44を備えている。プロセッサ41、メモリ42、及び入出力インタフェース43は、バス44を介して互いに接続されている。
6. Example of Operation Device 40 FIG. 21 is a block diagram illustrating a configuration example of the operation device 40. The arithmetic device 40 includes a processor 41, a memory 42, an input / output interface 43, and a bus 44. The processor 41, the memory 42, and the input / output interface 43 are connected to each other via a bus 44.

磁気センサ30から出力された検出磁界データDHは、入出力インタフェース43を介して入力される。入力された検出磁界データDHはメモリ42に格納される。メモリ42には、必要に応じて、様々なパラメータが予め格納されていてもよい。その様々なパラメータとしては、上述の第2の角度βや許容範囲RNGが例示される。プロセッサ41は、メモリ42から必要なデータを読みだし、回転位置の算出を行う。そして、プロセッサ41は、算出した回転位置を示す回転位置データDRを、入出力インタフェース43を介して外部に出力する。   The detected magnetic field data DH output from the magnetic sensor 30 is input via the input / output interface 43. The input detected magnetic field data DH is stored in the memory 42. Various parameters may be stored in advance in the memory 42 as necessary. Examples of the various parameters include the above-described second angle β and the allowable range RNG. The processor 41 reads necessary data from the memory 42 and calculates a rotational position. Then, the processor 41 outputs rotation position data DR indicating the calculated rotation position to the outside via the input / output interface 43.

7.モータシステムへの適用
本実施の形態に係る磁気式位置検出器10は、例えば、図22に示されるようなモータシステム100に適用される。モータシステム100は、回転体1、磁気式位置検出器10、モータ110、及びモータ制御装置120を備えている。
7. Application to Motor System The magnetic position detector 10 according to the present embodiment is applied to, for example, a motor system 100 as shown in FIG. The motor system 100 includes a rotating body 1, a magnetic position detector 10, a motor 110, and a motor control device 120.

モータ110は、回転体1を回転させる。磁気式位置検出器10は、回転体1の回転位置を算出し、算出した回転位置を示す回転位置データDRをモータ制御装置120に出力する。モータ制御装置120は、回転位置データDRを参照して、モータ110の動作を制御する。   The motor 110 rotates the rotating body 1. The magnetic position detector 10 calculates the rotational position of the rotating body 1 and outputs rotational position data DR indicating the calculated rotational position to the motor control device 120. The motor control device 120 controls the operation of the motor 110 with reference to the rotation position data DR.

以上、本発明の実施の形態が添付の図面を参照することにより説明された。但し、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で当業者により適宜変更され得る。   The embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified by those skilled in the art without departing from the gist.

1 回転体、2 軸受、10 磁気式位置検出器、20 磁界発生体、21 磁界発生部分、23 磁石、24 磁石、25 磁気シールド、26 開口部、30 磁気センサ、31 磁界検出領域、32 磁界中心位置、33 セルアレイ、34 セル、40 演算装置、41 プロセッサ、42 メモリ、43 入出力インタフェース、44 バス、100 モータシステム、110 モータ、120 モータ制御装置、DH 検出磁界データ、DR 回転位置データ、LA 第1の線、LB 第2の線、LR 基準線、RA 回転軸、RC 回転中心、RNG 許容範囲、SS センサ面。   REFERENCE SIGNS LIST 1 rotating body, 2 bearing, 10 magnetic position detector, 20 magnetic field generator, 21 magnetic field generating part, 23 magnet, 24 magnet, 25 magnetic shield, 26 opening, 30 magnetic sensor, 31 magnetic field detection area, 32 magnetic field center Position, 33 cell array, 34 cells, 40 arithmetic unit, 41 processor, 42 memory, 43 input / output interface, 44 bus, 100 motor system, 110 motor, 120 motor controller, DH detected magnetic field data, DR rotation position data, LA 1 line, LB 2nd line, LR reference line, RA rotation axis, RC rotation center, RNG tolerance, SS sensor surface.

Claims (12)

回転軸の周りを回転する回転体に取り付けられ、磁界を発生させる磁界発生体と、
前記磁界発生体と対向するセンサ面を有し、前記センサ面上における前記磁界の強度分布を検出する磁気センサと、
前記検出された強度分布に基づいて、前記回転体の回転位置を算出する演算装置と
を備え、
磁界検出領域は、前記センサ面上において前記磁界の強度が閾値以上の領域であり、
少なくとも2つの前記磁界検出領域が互いに分離して発生するように、前記磁界発生体と前記磁気センサは構成されており、
前記演算装置は、前記2つの磁界検出領域の相対的な位置関係に基づいて前記回転位置を算出し、
前記磁気センサは、アレイ状に配置された複数のセルを有し、
前記複数のセルの各々は、前記磁界の強度を検出し、前記検出した強度を1つの出力として出力し、
前記複数のセルのそれぞれからの出力の組み合わせが前記強度分布となる
磁気式位置検出器。
A magnetic field generator that is attached to a rotating body that rotates around a rotation axis and generates a magnetic field;
A magnetic sensor having a sensor surface facing the magnetic field generator and detecting an intensity distribution of the magnetic field on the sensor surface;
An arithmetic unit that calculates a rotational position of the rotating body based on the detected intensity distribution,
The magnetic field detection region is a region where the strength of the magnetic field is equal to or greater than a threshold on the sensor surface,
The magnetic field generator and the magnetic sensor are configured such that at least two of the magnetic field detection regions are generated separately from each other,
The arithmetic device calculates the rotational position based on a relative positional relationship between the two magnetic field detection regions ,
The magnetic sensor has a plurality of cells arranged in an array,
Each of the plurality of cells detects the intensity of the magnetic field, outputs the detected intensity as one output,
A magnetic position detector in which a combination of outputs from each of the plurality of cells is the intensity distribution .
請求項1に記載の磁気式位置検出器であって、
磁界中心位置は、前記磁界検出領域における前記強度分布の重心の位置であり、
前記演算装置は、前記2つの磁界検出領域のそれぞれに関する2つの前記磁界中心位置を算出し、前記2つの磁界中心位置の相対的な位置関係に基づいて前記回転位置を算出する
磁気式位置検出器。
The magnetic position detector according to claim 1, wherein:
The magnetic field center position is the position of the center of gravity of the intensity distribution in the magnetic field detection region,
The arithmetic unit calculates two magnetic field center positions with respect to each of the two magnetic field detection regions, and calculates the rotational position based on a relative positional relationship between the two magnetic field center positions. .
請求項2に記載の磁気式位置検出器であって、
第1の線は、前記2つの磁界中心位置の間を結ぶ線であり、
第1の角度は、前記第1の線と前記センサ面上の基準線とのなす角度であり、
前記演算装置は、前記第1の角度に基づいて前記回転位置を算出する
磁気式位置検出器。
The magnetic position detector according to claim 2, wherein
The first line is a line connecting between the two magnetic field center positions,
The first angle is an angle between the first line and a reference line on the sensor surface,
The magnetic position detector, wherein the arithmetic device calculates the rotational position based on the first angle.
請求項3に記載の磁気式位置検出器であって、
前記磁界検出領域は、前記センサ面上において回転中心の周りを回転し、
前記第1の線は、前記回転中心を通り、
前記演算装置は、前記第1の角度を前記回転位置として算出する
磁気式位置検出器。
The magnetic position detector according to claim 3, wherein
The magnetic field detection region rotates around a rotation center on the sensor surface,
The first line passes through the center of rotation,
The magnetic position detector, wherein the arithmetic device calculates the first angle as the rotation position.
請求項4に記載の磁気式位置検出器であって、
前記2つの磁界中心位置のそれぞれから前記回転中心までの距離は異なっている
磁気式位置検出器。
The magnetic position detector according to claim 4, wherein
A magnetic position detector, wherein a distance from each of the two magnetic field center positions to the rotation center is different.
請求項3に記載の磁気式位置検出器であって、
前記磁界検出領域は、前記センサ面上において回転中心の周りを回転し、
第2の線は、前記2つの磁界中心位置のうち一方と前記回転中心との間を結ぶ線であり、
第2の角度は、前記第1の線と前記第2の線とのなす角度であり、
前記演算装置は、前記第1の角度と前記第2の角度との差に基づいて前記回転位置を算出する
磁気式位置検出器。
The magnetic position detector according to claim 3, wherein
The magnetic field detection region rotates around a rotation center on the sensor surface,
The second line is a line connecting between one of the two magnetic field center positions and the rotation center,
The second angle is an angle between the first line and the second line,
The magnetic position detector, wherein the arithmetic device calculates the rotational position based on a difference between the first angle and the second angle.
請求項6に記載の磁気式位置検出器であって、
前記演算装置は、前記第2の角度をあらかじめ記憶しており、前記記憶されている第2の角度を用いて前記回転位置を算出する
磁気式位置検出器。
The magnetic position detector according to claim 6,
The magnetic position detector, wherein the arithmetic device stores the second angle in advance, and calculates the rotational position using the stored second angle.
請求項1から7のいずれか一項に記載の磁気式位置検出器であって、
前記2つの磁界検出領域は磁界検出領域ペアであり、
3つ以上の磁界検出領域が分離して発生する場合、複数の異なる磁界検出領域ペアが存在し、
前記演算装置は、前記複数の異なる磁界検出領域ペアのうち1つを用いて前記回転位置を算出し、前記1つの磁界検出領域ペアが使用不可能になった場合、前記複数の異なる磁界検出領域ペアのうち他のものを用いて前記回転位置を算出する
磁気式位置検出器。
The magnetic position detector according to claim 1, wherein:
The two magnetic field detection regions are a magnetic field detection region pair,
When three or more magnetic field detection regions occur separately, there are a plurality of different magnetic field detection region pairs,
The computing device calculates the rotational position using one of the plurality of different magnetic field detection region pairs, and when the one magnetic field detection region pair becomes unusable, the plurality of different magnetic field detection regions A magnetic position detector for calculating the rotational position using another of the pair.
請求項1から8のいずれか一項に記載の磁気式位置検出器であって、
前記磁界検出領域は、前記センサ面上において回転中心の周りを回転し、
前記演算装置は、前記回転中心の許容範囲を記憶しており、前記回転中心の位置と前記許容範囲とを比較することによって前記回転軸の異常を検出する
磁気式位置検出器。
A magnetic position detector according to claim 1, wherein:
The magnetic field detection region rotates around a rotation center on the sensor surface,
The magnetic position detector, wherein the arithmetic unit stores an allowable range of the rotation center and detects an abnormality of the rotation axis by comparing the position of the rotation center with the allowable range.
請求項1から9のいずれか一項に記載の磁気式位置検出器であって、
前記磁界発生体は、互いに分離した少なくとも2つの磁石を有する
磁気式位置検出器。
The magnetic position detector according to claim 1, wherein:
A magnetic position detector, wherein the magnetic field generator has at least two magnets separated from each other.
請求項1から9のいずれか一項に記載の磁気式位置検出器であって、
前記磁界発生体は、
磁石と、
前記磁石からの磁界をシールドするシールド部材で形成された磁気シールドと
を有し、
前記磁気シールドは、互いに分離した少なくとも2つの開口部を有し、
前記少なくとも2つの開口部は、前記磁石からの磁界を通過させる
磁気式位置検出器。
The magnetic position detector according to claim 1, wherein:
The magnetic field generator,
A magnet,
And a magnetic shield formed of a shield member for shielding a magnetic field from the magnet,
The magnetic shield has at least two openings separated from each other;
The at least two openings allow a magnetic field from the magnet to pass therethrough.
請求項1から11に記載の磁気式位置検出器であって、
前記複数のセルの各々の一辺の長さはaであり、
前記磁界検出領域の形状は、直径dの円形であり、
a≦d≦2aの関係が成立する
磁気式位置検出器。
The magnetic position detector according to claim 1 , wherein:
The length of one side of each of the plurality of cells is a,
The shape of the magnetic field detection region is a circle having a diameter d,
A magnetic position detector that satisfies a ≦ d ≦ 2a.
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