JP7081969B2 - Encoder - Google Patents

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Description

本発明は、エンコーダに関する。 The present invention relates to an encoder.

従来から、様々なエンコーダが使用されている。このうち、回転磁石と感磁素子を用いる磁気式のロータリエンコーダが多く使用されている。
例えば、特許文献1には、電気角で90°の位相差で磁気スケール(回転磁石)の移動検出を行うことが可能なロータリエンコーダが開示されている。
また、例えば、特許文献2および特許文献3には、永久磁石(回転磁石)と、機械角で90°おきに配置されたホールセンサ(感磁素子)と、これらホールセンサに対して機械角で60°ずつずらした位置に配置されたホールセンサと、を備える磁気式のエンコーダ(ロータリエンコーダ)が開示されている。
Traditionally, various encoders have been used. Of these, magnetic rotary encoders that use rotating magnets and magnetic sensitive elements are often used.
For example, Patent Document 1 discloses a rotary encoder capable of detecting the movement of a magnetic scale (rotating magnet) with a phase difference of 90 ° in an electric angle.
Further, for example, in Patent Documents 2 and 3, permanent magnets (rotary magnets), Hall sensors (magnetic sensitive elements) arranged at intervals of 90 ° in mechanical angle, and mechanical angles with respect to these Hall sensors are described. A magnetic encoder (rotary encoder) including a Hall sensor arranged at a position shifted by 60 ° is disclosed.

特開2012-118000号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-118000 WO2007/132603号公報WO2007 / 132603 Gazette WO2009/84346号公報WO2009 / 84346 Gazette

特許文献1で開示されるように、電気角で90°の位相差で磁気スケールの移動検出を行うことで、高精度なエンコーダとすることができる。
また、特許文献2および特許文献3で開示されるように、複数の位置に感磁素子を配置することでも高精度なエンコーダとすることができる。
しかしながら、回転磁石を有する磁気式のエンコーダ(ロータリエンコーダ)においては、回転磁石が回転することに伴って着磁位置による着磁強度の周期的な変動が生じる場合があり、磁束変動が生じる場合ある。そして、該磁束変動の影響を受け、エンコーダの性能が低下する場合があった。そして、例えば、電気角で90°の位相差で検出可能な位置に感磁素子を設けたユニットを、単に複数設けただけでは、磁束変動の影響を抑制できない。すなわち、該ユニット(感磁素子)の位置や感磁素子同士の接続の仕方などによっては、磁束変動の影響を抑制できない場合がある。
As disclosed in Patent Document 1, a highly accurate encoder can be obtained by detecting the movement of a magnetic scale with a phase difference of 90 ° at an electric angle.
Further, as disclosed in Patent Document 2 and Patent Document 3, a highly accurate encoder can be obtained by arranging magnetic sensing elements at a plurality of positions.
However, in a magnetic encoder (rotary encoder) having a rotating magnet, the magnetizing strength may change periodically depending on the magnetizing position as the rotating magnet rotates, and the magnetic flux may fluctuate. .. Then, the performance of the encoder may be deteriorated due to the influence of the fluctuation of the magnetic flux. Then, for example, the influence of the magnetic flux fluctuation cannot be suppressed by simply providing a plurality of units in which the magnetic sensing element is provided at a position where the magnetic angle can be detected with a phase difference of 90 °. That is, the influence of the magnetic flux fluctuation may not be suppressed depending on the position of the unit (magnetoreceptive element), the connection method between the magnetic sensory elements, and the like.

そこで、本発明の目的は、高精度、且つ、磁束変動の影響を抑制可能なエンコーダを提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide an encoder capable of suppressing the influence of magnetic flux fluctuation with high accuracy.

本発明の第1の態様に係るエンコーダは、周方向にN極とS極とが複数交互に着磁された回転磁石と、前記回転磁石の位置を検出する第1感磁素子と、前記第1感磁素子の出力に対して電気角で90°の位相差を有する位置に配置され前記回転磁石の位置を検出する第2感磁素子と、を有する複数の感磁素子センサ部と、を備え、前記感磁素子センサ部として、前記回転磁石に対して所定の誤差範囲を許容して等間隔に配置される等間隔感磁素子センサ部を有し、前記所定の誤差範囲は、等間隔となる位置から磁気周期で1周期以内の範囲であって、前記等間隔感磁素子センサ部のうちの第1等間隔感磁素子センサ部の前記第1感磁素子の出力と前記等間隔感磁素子センサ部のうちの第2等間隔感磁素子センサ部の前記第1感磁素子の出力、並びに、前記第1等間隔感磁素子センサ部の前記第2感磁素子の出力と前記等間隔第2感磁素子センサ部の前記第2感磁素子の出力が、電気角で180°の偶数倍の位相差を有する位置関係を満たすことが可能な範囲であり、前記第1等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子と前記第2等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子とが接続され、前記第1等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子と前記第2等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子とが接続されていることを特徴とする。 The encoder according to the first aspect of the present invention includes a rotating magnet in which a plurality of N poles and S poles are alternately magnetized in the circumferential direction, a first magnetizing element for detecting the position of the rotating magnet, and the first magnetizing element. A second magnetic sensing element, which is arranged at a position having a phase difference of 90 ° in electric angle with respect to the output of the magnetic sensing element and detects the position of the rotating magnet, and a plurality of magnetic sensing element sensor units having the same. The magnetic element sensor unit is provided with an equidistant magnetic element sensor unit that allows a predetermined error range with respect to the rotating magnet and is arranged at equal intervals, and the predetermined error range is equidistant. Within one cycle of the magnetic cycle from the position where The output of the first magnetic element of the second equidistant magnetic element sensor unit of the magnetic element sensor unit, the output of the second magnetic element of the first equidistant magnetic element sensor unit, and the like. Interval The output of the second magnetic element of the second magnetic element sensor unit is within a range capable of satisfying the positional relationship having a phase difference of even multiples of 180 ° in the electric angle, and the first equal interval feeling. The positive output terminal of the magnetic element sensor unit and the positive output terminal of the second equidistant magnetic element sensor unit are connected, and the negative output terminal of the first equidistant magnetic element sensor unit and the second equidistant magnetic sensing unit. It is characterized in that it is connected to the negative output terminal of the element sensor unit.

本態様によれば、電気角で90°の位相差で検出可能な位置に感磁素子を設けた感磁素子センサ部を複数有するので、高精度なエンコーダとすることができる。また、等間隔となる位置から磁気周期で1周期以内の範囲であって、第1等間隔感磁素子センサ部同士の出力および第2等間隔感磁素子センサ部同士の出力を電気角で180°の偶数倍の位相差を有する位置関係を満たすことが可能な範囲に配置し、且つ、第1等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子と第2等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子とを接続し第1等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子と第2等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子とを接続する。すなわち、磁気周期で1周期分位相がずれた位置であって機械的に離れた位置に配置される第1等間隔感磁素子センサ部および第2等間隔感磁素子センサ部の出力を平均化することで、磁束変動の影響を抑制することができる。 According to this aspect, since there are a plurality of magnetic element sensor units provided with magnetic elements at positions where they can be detected with a phase difference of 90 ° in electrical angle, a highly accurate encoder can be obtained. Further, the output of the first equidistant magnetic sensor units and the output of the second equidistant magnetic element sensors are 180 in electric angle within the range of one period from the equidistant position to the magnetic cycle. Arranged within a range that can satisfy the positional relationship having a phase difference of even multiples of °, and the positive output terminal of the first equidistant magnetic element sensor unit and the positive output of the second equidistant magnetic element sensor unit. The terminals are connected, and the negative output terminal of the first equidistant magnetic element sensor unit and the negative output terminal of the second equidistant magnetic element sensor unit are connected. That is, the outputs of the first equidistant magnetic element sensor unit and the second equidistant magnetic element sensor unit, which are mechanically separated from each other by one cycle in the magnetic cycle, are averaged. By doing so, the influence of magnetic flux fluctuation can be suppressed.

本発明の第2の様態に係るエンコーダは、周方向にN極とS極とが複数交互に着磁された回転磁石と、前記回転磁石の位置を検出する第1感磁素子と、前記第1感磁素子の出力に対して電気角で90°の位相差を有する位置に配置され前記回転磁石の位置を検出する第2感磁素子と、を有する複数の感磁素子センサ部と、を備え、前記感磁素子センサ部として、前記回転磁石に対して所定の誤差範囲を許容して等間隔に配置される等間隔感磁素子センサ部を有し、前記所定の誤差範囲は、等間隔となる位置から磁気周期で1周期以内の範囲であって、前記等間隔感磁素子センサ部のうちの第1等間隔感磁素子センサ部の前記第1感磁素子の出力と前記等間隔感磁素子センサ部のうちの第2等間隔感磁素子センサ部の前記第1感磁素子の出力、並びに、前記第1等間隔感磁素子センサ部の前記第2感磁素子の出力と前記等間隔第2感磁素子センサ部の前記第2感磁素子の出力が、電気角で180°の奇数倍の位相差を有する位置関係を満たすことが可能な範囲であり、前記第1等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子と前記第2等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子とが接続され、前記第1等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子と前記第2等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子とが接続されていることを特徴とする。 The encoder according to the second aspect of the present invention includes a rotating magnet in which a plurality of N poles and S poles are magnetized alternately in the circumferential direction, a first magnetizing element for detecting the position of the rotating magnet, and the first magnetic sensor. A second magnetic sensing element, which is arranged at a position having a phase difference of 90 ° in electric angle with respect to the output of the magnetic sensing element and detects the position of the rotating magnet, and a plurality of magnetic sensing element sensor units having the same. The magnetic element sensor unit is provided with an equidistant magnetic element sensor unit that allows a predetermined error range with respect to the rotating magnet and is arranged at equal intervals, and the predetermined error range is equidistant. Within one cycle of the magnetic cycle from the position where The output of the first magnetic element of the second equidistant magnetic element sensor unit of the magnetic element sensor unit, the output of the second magnetic element of the first equidistant magnetic element sensor unit, and the like. Interval The output of the second magnetic element of the second magnetic element sensor unit is within a range capable of satisfying the positional relationship having a phase difference of an odd multiple of 180 ° in the electric angle, and the first equal interval feeling. The positive output terminal of the magnetic element sensor unit and the negative output terminal of the second equidistant magnetic element sensor unit are connected, and the negative output terminal of the first equidistant magnetic element sensor unit and the second equidistant magnetic sensing unit. It is characterized in that it is connected to the positive output terminal of the element sensor unit.

本態様によれば、電気角で90°の位相差で検出可能な位置に感磁素子を設けた感磁素子センサ部を複数有するので、高精度なエンコーダとすることができる。また、等間隔となる位置から磁気周期で1周期以内の範囲であって、第1等間隔感磁素子センサ部同士の出力および第2等間隔感磁素子センサ部同士の出力を電気角で180°の奇数倍の位相差を有する位置関係を満たすことが可能な範囲に配置し、且つ、第1等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子と第2等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子とを接続し第1等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子と第2等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子とを接続する。すなわち、磁気周期で1/2周期分位相がずれた位置であって機械的に離れた位置に配置される第1等間隔感磁素子センサ部および第2等間隔感磁素子センサ部の出力の一方を反転させて平均化することで、磁束変動の影響を抑制することができる。 According to this aspect, since there are a plurality of magnetic element sensor units provided with magnetic elements at positions where they can be detected with a phase difference of 90 ° in electrical angle, a highly accurate encoder can be obtained. Further, the output of the first equidistant magnetic sensor units and the output of the second equidistant magnetic element sensors are 180 in electric angle within the range of one period from the equidistant position to the magnetic cycle. Arranged in a range that can satisfy the positional relationship having a phase difference of an odd multiple of °, and the positive output terminal of the first equidistant magnetic element sensor unit and the negative output of the second equidistant magnetic element sensor unit. The terminals are connected, and the positive output terminal of the first equidistant magnetic element sensor unit and the negative output terminal of the second equidistant magnetic element sensor unit are connected. That is, the outputs of the first equidistant magnetic element sensor unit and the second equidistant magnetic element sensor unit that are mechanically separated from each other by 1/2 cycle in the magnetic period. By inverting one side and averaging it, the influence of magnetic flux fluctuation can be suppressed.

本発明の第3の態様に係るエンコーダは、前記第1または第2の態様において、前記感磁素子センサ部は、前記第1感磁素子および前記第2感磁素子を1つのパッケージ内に有していることを特徴とする。 In the encoder according to the third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the magnetic sensor unit has the first magnetic element and the second magnetic element in one package. It is characterized by doing.

本態様によれば、第1感磁素子および第2感磁素子が1つのパッケージ内に設けられているので、高い精度で第1感磁素子と第2感磁素子とを位置決めでき、特に高精度なエンコーダとすることができる。 According to this aspect, since the first magnetic sensing element and the second magnetic sensing element are provided in one package, the first magnetic sensing element and the second magnetic sensing element can be positioned with high accuracy, which is particularly high. It can be an accurate encoder.

本発明の第4の態様に係るエンコーダは、前記第1から第3のいずれか1項の態様において、前記第1感磁素子および前記第2感磁素子は、ホール素子であることを特徴とする。 The encoder according to the fourth aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the first to third aspects, the first magnetic sensing element and the second magnetic sensing element are Hall elements. do.

本態様によれば、第1感磁素子および第2感磁素子はホール素子であり、単独で磁界の方向(N極とS極の判別)を検出できるので、安価にエンコーダを形成することができる。 According to this aspect, since the first magnetic sensing element and the second magnetic sensing element are Hall elements and can independently detect the direction of the magnetic field (distinguishing between the N pole and the S pole), it is possible to form an encoder at low cost. can.

本発明の第5の態様に係るエンコーダは、前記第1から第3のいずれか1つの態様において、前記第1感磁素子および前記第2感磁素子は、磁気抵抗素子であることを特徴とする。 The encoder according to the fifth aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the first to third aspects, the first magnetic sensing element and the second magnetic sensing element are magnetoresistive elements. do.

本態様によれば、磁気抵抗素子を用いてエンコーダを形成することができるので、対向する磁石の回転磁界を検出する為、ホール素子のように磁束の強弱を検出する場合と比較すると、着磁バラツキや回転部の振れにより磁束強度が変動しても安定して回転位置を検出することができる。 According to this aspect, since the encoder can be formed by using a magnetoresistive element, the rotating magnetic field of the opposing magnet is detected. Therefore, compared with the case where the strength of the magnetic flux is detected as in the Hall element, magnetization Even if the magnetic flux strength fluctuates due to variations or runout of the rotating portion, the rotating position can be detected stably.

本発明の第6の態様に係るエンコーダは、前記第1から第5のいずれか1つの態様において、前記所定の誤差範囲を許容する機械角で180°の配置で、2つの等間隔感磁素子センサ部を備えることを特徴とする。 The encoder according to the sixth aspect of the present invention is two equidistant magnetic sensing elements in any one of the first to fifth aspects, with an arrangement of 180 ° at a mechanical angle that allows the predetermined error range. It is characterized by having a sensor unit.

本態様によれば、例えば等間隔第1感磁素子センサ部および等間隔第2感磁素子センサ部の2つで等間隔感磁素子センサ構成することで安価にエンコーダを形成することが可能となる。また、2つの等間隔感磁素子センサ部を所定の誤差範囲を許容する機械角で180°の配置とすることで、効果的に磁束変動の影響を抑制することができる。 According to this aspect, it is possible to inexpensively form an encoder by configuring an equidistant magnetic element sensor with, for example, an equidistant first magnetic element sensor unit and an equidistant second magnetic element sensor unit. Become. Further, by arranging the two equidistant magnetoreceptive element sensor units at a mechanical angle of 180 ° with a mechanical angle that allows a predetermined error range, the influence of magnetic flux fluctuation can be effectively suppressed.

本発明の第7の態様に係るエンコーダは、前記第1から第6のいずれか1つの態様において、前記2つの等間隔感磁素子センサ部を2組以上備えることを特徴とする。 The encoder according to the seventh aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the first to sixth aspects, two or more sets of the two equidistant magnetic sensory element sensor units are provided.

本態様によれば、2つの等間隔感磁素子センサ部を2組以上備えることで、特に高精度なエンコーダとすることができる。 According to this aspect, a particularly high-precision encoder can be obtained by providing two or more sets of two equidistant magnetoreceptive element sensor units.

本発明の第8の態様に係るエンコーダは、前記第1から第7のいずれか1つの態様において、前記回転磁石は、周方向にN極とS極とが複数交互に着磁された第1回転磁石であって、前記第1回転磁石と共に回転可能であって周方向にN極とS極とが着磁された第2回転磁石と、前記第2回転磁石の位置を検出する第2回転磁石用感磁素子と、を備えることを特徴とする。 In the encoder according to the eighth aspect of the present invention, in any one of the first to seventh aspects, the rotating magnet is the first magnet in which a plurality of N poles and S poles are alternately magnetized in the circumferential direction. A second rotating magnet that is rotatable together with the first rotating magnet and has N and S poles magnetized in the circumferential direction, and a second rotation that detects the position of the second rotating magnet. It is characterized by including a magnetic sensing element for a magnet.

本態様によれば、第2回転磁石と第2回転磁石用感磁素子により、回転磁石(第1回転磁石)の回転量だけでなく絶対位置を検出できる。 According to this aspect, not only the rotation amount of the rotating magnet (first rotating magnet) but also the absolute position can be detected by the second rotating magnet and the magnetic sensitive element for the second rotating magnet.

本発明の第9の態様に係るエンコーダは、前記第1から第8のいずれか1つの態様において、前記感磁素子センサ部として、前記等間隔感磁素子センサ部に加えて、前記等間隔感磁素子センサ部の少なくとも1つに対して機械角で30°以下に配置される近接感磁素子センサ部が設けられていることを特徴とする。 In any one of the first to eighth aspects, the encoder according to the ninth aspect of the present invention has, as the magnetic sensor unit, the equidistant feeling in addition to the equidistant magnetic element sensor unit. It is characterized in that a close magnetic element sensor unit is provided so as to be arranged at a mechanical angle of 30 ° or less with respect to at least one of the magnetic element sensor units.

本態様によれば、等間隔感磁素子センサ部と近接する位置に近接感磁素子センサ部を有するので、等間隔感磁素子センサ部の出力と近接感磁素子センサ部の出力とを利用(例えば平均化)することで、外部磁束の影響を抑制することができる。 According to this embodiment, since the proximity magnetic field element sensor unit is provided at a position close to the equidistant magnetic field element sensor unit, the output of the equidistant magnetic element sensor unit and the output of the close distance magnetic element sensor unit are used ( By averaging (for example), the influence of the external magnetic flux can be suppressed.

本発明は、高精度、且つ、磁束変動の影響を抑制可能なエンコーダを提供することができる。 The present invention can provide an encoder with high accuracy and capable of suppressing the influence of magnetic flux fluctuation.

本発明を適用したエンコーダ(ロータリエンコーダ)の外観等を示す説明図(斜視図)である。It is explanatory drawing (perspective view) which shows the appearance, etc. of the encoder (rotary encoder) to which this invention is applied. 本発明を適用したエンコーダの外観等を示す説明図(平面図)である。It is explanatory drawing (plan view) which shows the appearance and the like of the encoder to which this invention was applied. 本発明を適用したエンコーダの固定体の一部を切り欠いて示す側面図である。It is a side view which shows by cutting out a part of the fixed body of the encoder to which this invention was applied. 本発明を適用したエンコーダの回転磁石および感磁素子センサ部のレイアウトを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the layout of the rotary magnet and the magnetic sensor part of the encoder to which this invention is applied. 本発明を適用したエンコーダにおける検出原理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the detection principle in the encoder to which this invention was applied. 本発明を適用したエンコーダにおける検出原理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the detection principle in the encoder to which this invention was applied. 本発明を適用したエンコーダにおける角度位置の決定方法の基本的構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the basic structure of the method of determining an angle position in an encoder to which this invention is applied. 本発明を適用したエンコーダにおける回転磁石に対する感磁素子センサ部の配置を説明するための概略平面図である。It is a schematic plan view for demonstrating the arrangement of the magnetic sensitive element sensor part with respect to the rotating magnet in the encoder to which this invention is applied. 本発明を適用したエンコーダにおける回転磁石に対する感磁素子センサ部の配置を説明するための概略拡大図である。It is a schematic enlarged view for demonstrating the arrangement of the magnetic sensitive element sensor part with respect to the rotating magnet in the encoder to which this invention is applied. 本発明を適用したエンコーダにおける感磁素子センサ部の配線を示す図である。It is a figure which shows the wiring of the magnetic sensitive element sensor part in the encoder to which this invention is applied. 1つの感磁素子センサ部を用いた場合であって、外部磁束なし、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。It is a figure which shows the resage circle in the case of using one magnetic field element sensor unit, and there is no external magnetic flux, no magnetic flux fluctuation, and no rotation deviation of the rotating magnet. 2つの感磁素子センサ部を用いた場合であって、外部磁束なし、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。It is a figure which shows the risage circle in the case of using two magnetic field element sensor units, and there is no external magnetic flux, no magnetic flux fluctuation, and no rotation deviation of the rotating magnet. 1つの感磁素子センサ部を用いた場合であって、外部磁束なし、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合の検出角度誤差を示す図である。It is a figure which shows the detection angle error in the case of using one magnetic flux element sensor part, and there is no external magnetic flux, no magnetic flux fluctuation, and no rotation deviation of a rotating magnet. 2つの感磁素子センサ部を用いた場合であって、外部磁束なし、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合の検出角度誤差を示す図である。It is a figure which shows the detection angle error in the case of using two magnetic flux element sensor units, and there is no external magnetic flux, no magnetic flux fluctuation, and no rotation deviation of a rotating magnet. 1つの感磁素子センサ部を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。It is a figure which shows the resage circle in the case of using one magnetic field element sensor unit, with the external magnetic flux, no magnetic flux fluctuation, and no rotation deviation of the rotating magnet. 2つの感磁素子センサ部を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。It is a figure which shows the risage circle in the case of using two magnetic field element sensor units, with an external magnetic flux, no magnetic flux fluctuation, and no rotation deviation of a rotating magnet. 1つの感磁素子センサ部を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合の検出角度誤差を示す図である。It is a figure which shows the detection angle error in the case of using one magnetoreceptive element sensor part, when there is an external magnetic flux, there is no magnetic flux fluctuation, and there is no rotation deviation of a rotating magnet. 1つの感磁素子センサ部を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。It is a figure which shows the risage circle in the case of using one magnetoreceptive element sensor part, when there is an external magnetic flux, there is a magnetic flux fluctuation, and there is no rotation deviation of a rotating magnet. 2つの感磁素子センサ部を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。It is a figure which shows the risage circle in the case of using two magnetic field element sensor units, with the external magnetic flux, the magnetic flux fluctuation, and the rotation deviation of the rotating magnet. 1つの感磁素子センサ部を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれなしの場合の検出角度誤差を示す図である。It is a figure which shows the detection angle error in the case of using one magnetoreceptive element sensor part, when there is an external magnetic flux, there is a magnetic flux fluctuation, and there is no rotation deviation of a rotating magnet. 2つの感磁素子センサ部を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれなしの場合の検出角度誤差を示す図である。It is a figure which shows the detection angle error in the case of using two magnetic flux element sensor part, with the external magnetic flux, with the magnetic flux fluctuation, and without the rotation deviation of a rotating magnet. 4つの感磁素子センサ部を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれありの場合のリサージュ円を示す図である。It is a figure which shows the risage circle in the case of using four magnetic field element sensor units, and there is an external magnetic flux, there is a magnetic flux fluctuation, and there is a rotation deviation of a rotating magnet. 4つの感磁素子センサ部を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれありの場合の検出角度誤差を示す図である。It is a figure which shows the detection angle error in the case of using four magnetic flux element sensor units, and there is an external magnetic flux, there is a magnetic flux fluctuation, and there is a rotation deviation of a rotating magnet. 本発明を適用したエンコーダにおける回転磁石に対する感磁素子センサ部の配置を説明するための概略拡大図である。It is a schematic enlarged view for demonstrating the arrangement of the magnetic sensitive element sensor part with respect to the rotating magnet in the encoder to which this invention is applied. 本発明を適用したエンコーダにおける感磁素子センサ部の配線を示す図である。It is a figure which shows the wiring of the magnetic sensitive element sensor part in the encoder to which this invention is applied. 本発明を適用したエンコーダにおける回転磁石に対する感磁素子センサ部の配置を説明するための概略平面図である。It is a schematic plan view for demonstrating the arrangement of the magnetic sensitive element sensor part with respect to the rotating magnet in the encoder to which this invention is applied. 本発明を適用したエンコーダにおける回転磁石に対する感磁素子センサ部の配置を説明するための概略平面図である。It is a schematic plan view for demonstrating the arrangement of the magnetic sensitive element sensor part with respect to the rotating magnet in the encoder to which this invention is applied. 本発明を適用したエンコーダにおける回転磁石に対する感磁素子センサ部の配置を説明するための概略平面図である。It is a schematic plan view for demonstrating the arrangement of the magnetic sensitive element sensor part with respect to the rotating magnet in the encoder to which this invention is applied.

以下に、本発明のエンコーダ(ロータリエンコーダ)の一実施例について説明する。
なお、以下の説明では、ロータリエンコーダとして、感磁素子センサ部が磁石および感磁素子(磁気抵抗素子、ホール素子)によって構成された磁気式ロータリエンコーダを中心に説明する。この場合、固定体に磁石を設け、回転体に感磁素子を設けた構成、および固定体に感磁素子を設け、回転体に磁石を設けた構成のいずれの構成を採用してもよいが、以下の説明では、固定体に感磁素子を設け、回転体に回転磁石を設けた構成を中心に説明する。つまり、以下の「回転磁石」には、該回転磁石は回転せず、感磁素子が回転する構成で使用される場合(回転磁石は回転しないが回転磁石と感磁素子とが相対的に回転する場合)も含まれる。また、以下に参照する図面において、回転磁石および感磁素子等の構成について模式的に示してあり、例えば回転磁石における磁極の数や感磁素子からの出力線の本数などについてはその数を減らして示してある場合がある。また、構成を分かり易くするため、一部構成部品を省略(簡略化)して表している場合がある。
An embodiment of the encoder (rotary encoder) of the present invention will be described below.
In the following description, as the rotary encoder, a magnetic rotary encoder in which the magnetic sensor unit is composed of a magnet and a magnetic sensor (magnetic resistance element, Hall element) will be mainly described. In this case, either a configuration in which a magnet is provided in the fixed body and a magnetizing element is provided in the rotating body, or a configuration in which the magnetic sensing element is provided in the fixed body and the magnet is provided in the rotating body may be adopted. In the following description, a configuration in which a magnetic sensing element is provided on a fixed body and a rotating magnet is provided on a rotating body will be mainly described. That is, in the following "rotating magnet", when the rotating magnet is used in a configuration in which the rotating magnet does not rotate and the magnetic sensing element rotates (the rotating magnet does not rotate, but the rotating magnet and the magnetic sensing element rotate relatively). If you do) is also included. Further, in the drawings referred to below, the configurations of the rotating magnet and the magnetic sensing element are schematically shown. For example, the number of magnetic poles in the rotating magnet and the number of output lines from the magnetic sensing element are reduced. May be shown. Further, in order to make the configuration easy to understand, some component parts may be omitted (simplified).

(全体構成)
図1は、本実施例のエンコーダ1の外観等を示す説明図であり、エンコーダ1を回転軸線方向Lの一方の側(L1側)かつ斜め方向からみた斜視図である。また、図2は、本実施例のエンコーダ1の外観等を示す説明図であり、回転軸線方向Lの一方の側(L1側)からみた平面図である。そして、図3は、本実施例のエンコーダ1の固定体10の一部を切り欠いて示す側面図である。
(overall structure)
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the appearance and the like of the encoder 1 of the present embodiment, and is a perspective view of the encoder 1 viewed from one side (L1 side) of the rotation axis direction L and from an oblique direction. Further, FIG. 2 is an explanatory view showing the appearance and the like of the encoder 1 of the present embodiment, and is a plan view seen from one side (L1 side) of the rotation axis direction L. FIG. 3 is a side view showing a part of the fixed body 10 of the encoder 1 of the present embodiment by cutting out.

図1から図3に示すエンコーダ1は、固定体10に対する回転体2の軸線周り(回転軸線周り)の回転を磁気的に検出する装置であり、固定体10は、モータ装置のフレーム等に固定され、回転体2は、モータ装置の回転出力軸等に連結された状態で使用される。固定体10は、センサ基板15と、センサ基板15を支持する複数の支持部材11とを備えており、本実施例において、支持部材11は、円形の開口部122が形成された底板部121を備えたベース体12と、ベース体12に固定されたセンサ支持板13とからなる。なお、図1から図3では内部構成を見やすくするため省略して表されているが、回転軸線方向Lを基準として図中の支持部材11と対向する位置に、該支持部材11と同様の構成の支持部材11が形成されている(一方の支持部材11に後述の感磁素子センサ部61および62が形成され、他方の支持部材11に後述の感磁素子センサ部63および64が形成されている)。そして、各々の支持部材11には、詳細は後述するがホール素子である感磁素子を有する感磁素子センサ部60(感磁素子センサ部61、62、63および64:図4参照)が設けられている。感磁素子センサ部60は、着磁面31に周方向にN極とS極とが複数交互に着磁された第1回転磁石30によって形成される磁界の方向を検出する感磁素子を備えた感磁素子センサ部である。 The encoder 1 shown in FIGS. 1 to 3 is a device that magnetically detects the rotation of the rotating body 2 around the axis (around the rotating axis) with respect to the fixed body 10, and the fixed body 10 is fixed to a frame or the like of a motor device. The rotating body 2 is used in a state of being connected to a rotating output shaft or the like of the motor device. The fixed body 10 includes a sensor substrate 15 and a plurality of support members 11 that support the sensor substrate 15. In this embodiment, the support member 11 has a bottom plate portion 121 having a circular opening 122 formed therein. It is composed of a base body 12 provided and a sensor support plate 13 fixed to the base body 12. Although the internal configuration is omitted in FIGS. 1 to 3 for easy viewing, the configuration is similar to that of the support member 11 at a position facing the support member 11 in the drawing with reference to the rotation axis direction L. The support member 11 of the above is formed (one support member 11 is formed with the magnetic element sensor portions 61 and 62 described later, and the other support member 11 is formed with the magnetic element sensor portions 63 and 64 described later. Yes). Each support member 11 is provided with a magnetic element sensor unit 60 (magnetic element sensor units 61, 62, 63 and 64: see FIG. 4) having a magnetic sensor unit which is a Hall element, although details will be described later. Has been done. The magnetic sensitive element sensor unit 60 includes a magnetic sensitive element that detects the direction of the magnetic field formed by the first rotating magnet 30 in which a plurality of N poles and S poles are alternately magnetized on the magnetizing surface 31 in the circumferential direction. It is a magnetic sensor unit.

センサ支持板13は、ベース体12において開口部122の縁部分から回転軸線方向Lの一方の側であるL1側に向けて突出した略円筒状の胴部123にネジ191、192等により固定されている。なお、図1および図3では、回転軸線方向LにおけるL1側とは反対側をL2側として表している。センサ支持板13からは、回転軸線方向LのL1側に向けて複数本の端子16が突出している。胴部123において回転軸線方向LのL1側に位置する端面には、突起124や穴125等が形成されており、かかる穴125等を利用して、胴部123にはセンサ基板15がネジ193等により固定されている。その際、センサ基板15は、突起124等により所定位置に位置決めされた状態で精度よく固定される。 The sensor support plate 13 is fixed to a substantially cylindrical body portion 123 protruding from the edge portion of the opening 122 toward the L1 side, which is one side of the rotation axis direction L, by screws 191, 192, or the like in the base body 12. ing. In FIGS. 1 and 3, the side opposite to the L1 side in the rotation axis direction L is represented as the L2 side. A plurality of terminals 16 project from the sensor support plate 13 toward the L1 side in the rotation axis direction L. A protrusion 124, a hole 125, or the like is formed on the end surface of the body portion 123 located on the L1 side in the rotation axis direction L, and the sensor board 15 is screwed to the body portion 123 by using the hole 125 or the like. It is fixed by such as. At that time, the sensor substrate 15 is accurately fixed in a state of being positioned at a predetermined position by a protrusion 124 or the like.

センサ基板15において、回転軸線方向LのL1側の面にはコネクタ17が設けられている。さらに、センサ基板15には、磁気抵抗素子(MR素子)である感磁素子センサ部40と、ホール素子である感磁素子センサ部50と、が設けられている。感磁素子センサ部40、並びに、感磁素子センサ部50は、着磁面21にN極とS極とが1極ずつ着磁された第2回転磁石20によって形成される磁界の方向を検出する感磁素子である。 In the sensor board 15, the connector 17 is provided on the surface on the L1 side in the rotation axis direction L. Further, the sensor substrate 15 is provided with a magnetosensitive element sensor unit 40, which is a magnetoresistive element (MR element), and a magnetically sensitive element sensor unit 50, which is a Hall element. The magnetizing element sensor unit 40 and the magnetizing element sensor unit 50 detect the direction of the magnetic field formed by the second rotating magnet 20 in which the N pole and the S pole are magnetized one by one on the magnetizing surface 21. It is a magnetically sensitive element.

回転体2は、第1回転磁石30および第2回転磁石20などを有し、胴部123の内側に配置される円筒状の部材であって、その内側にはモータの回転出力軸(図示せず)が嵌合等の方法で連結されている。従って、回転体2は、軸線周りに回転可能である。 The rotating body 2 has a first rotating magnet 30, a second rotating magnet 20, and the like, and is a cylindrical member arranged inside the body portion 123. Inside the rotating body 2, a rotation output shaft of a motor (shown). Is connected by a method such as fitting. Therefore, the rotating body 2 can rotate around the axis.

(回転磁石および感磁素子センサ部のレイアウト)
図4は、本実施例のエンコーダ1の回転磁石および感磁素子センサ部のレイアウトを示す説明図である。なお、図4において、矢印は第1回転磁石30の回転方向である。また、図4におけるデータ処理部90は、不図示のメモリに予め格納されているプログラムに基づいて動作するCPU等を備えている。
(Layout of rotating magnet and magnetic sensor sensor)
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the layout of the rotating magnet and the magnetic sensor unit of the encoder 1 of the present embodiment. In FIG. 4, the arrow indicates the rotation direction of the first rotating magnet 30. Further, the data processing unit 90 in FIG. 4 includes a CPU or the like that operates based on a program stored in advance in a memory (not shown).

図3に示すように、本実施例のエンコーダ1には、以下に説明する複数の感磁素子センサ部(第1回転磁石30の磁界を検出する4つの感磁素子センサ部60、並びに、第2回転磁石20の磁界を検出する感磁素子センサ部40および2つの感磁素子センサ部50)が設けられている。 As shown in FIG. 3, the encoder 1 of the present embodiment includes a plurality of magnetic sensor units (four magnetic element sensor units 60 for detecting the magnetic field of the first rotating magnet 30) and a second magnetic element sensor unit, which will be described below. A magnetic element sensor unit 40 for detecting the magnetic field of the two-rotating magnet 20 and two magnetic element sensor units 50) are provided.

本実施例のエンコーダ1は、回転体2の側に、第2回転磁石20に対して径方向の外側で離間する位置でN極とS極とが周方向において交互に複数着磁された環状の着磁面31を回転軸線方向LのL1側に向ける第1回転磁石30を有している。本実施例の第1回転磁石30では、N極とS極との対が計32対形成されている。ただし、N極とS極との対の数は32対に限定されない。また、本実施例のエンコーダ1は、固定体10の側に、第1回転磁石30の着磁面31に対して回転軸線方向LのL1側で対向する感磁素子センサ部60(感磁素子センサ部61、感磁素子センサ部62、感磁素子センサ部63および感磁素子センサ部64)を備えている。感磁素子センサ部60(感磁素子センサ部61、感磁素子センサ部62、感磁素子センサ部63および感磁素子センサ部64)の詳細については後述する。 In the encoder 1 of the present embodiment, a plurality of N poles and S poles are alternately magnetized in the circumferential direction at positions separated from the second rotating magnet 20 on the outer side in the radial direction on the side of the rotating body 2. It has a first rotating magnet 30 that directs the magnetized surface 31 of the above to the L1 side in the rotation axis direction L. In the first rotating magnet 30 of this embodiment, a total of 32 pairs of N poles and S poles are formed. However, the number of pairs of N pole and S pole is not limited to 32 pairs. Further, in the encoder 1 of the present embodiment, the magnetizing element sensor unit 60 (magnetic sensing element) facing the fixed body 10 on the L1 side in the rotation axis direction L with respect to the magnetizing surface 31 of the first rotating magnet 30. The sensor unit 61, the magnetic sensor unit 62, the magnetic element sensor unit 63, and the magnetic element sensor unit 64) are provided. The details of the magnetically sensitive element sensor unit 60 (magnetically sensitive element sensor unit 61, magnetically sensitive element sensor unit 62, magnetically sensitive element sensor unit 63, and magnetically sensitive element sensor unit 64) will be described later.

本実施例のエンコーダ1は、N極とS極とが周方向において1極ずつ着磁された着磁面21を回転軸線方向LのL1側に向ける第2回転磁石20を有している。また、本実施例のエンコーダ1は、固定体10の側に、第2回転磁石20の着磁面21に対して回転軸線方向LのL1側で対向する感磁素子センサ部40と、第2回転磁石20の着磁面21に対して回転軸線方向LのL1側で対向する感磁素子センサ部50(感磁素子センサ部51および感磁素子センサ部52)と、を備えている。感磁素子センサ部52は、感磁素子センサ部51に対して、回転中心軸線周り(周方向)に機械角で90°ずれた位置に配置されている。 The encoder 1 of this embodiment has a second rotating magnet 20 having a magnetized surface 21 in which an N pole and an S pole are magnetized one by one in the circumferential direction toward the L1 side in the rotation axis direction L. Further, the encoder 1 of the present embodiment has a magnetizing element sensor unit 40 facing the magnetized surface 21 of the second rotating magnet 20 on the L1 side in the rotation axis direction L, and a second magnetizing element sensor unit 40 on the side of the fixed body 10. It is provided with a magnetically sensitive element sensor unit 50 (magnetically sensitive element sensor unit 51 and magnetically sensitive element sensor unit 52) facing the magnetizing surface 21 of the rotating magnet 20 on the L1 side in the rotation axis direction L. The magnetic sensor unit 52 is arranged at a position deviated from the magnetic element sensor unit 51 by 90 ° with respect to the rotation center axis (circumferential direction) by the mechanical angle.

第1回転磁石30および第2回転磁石20は、回転体2と一体に回転軸線周りに回転する。第2回転磁石20は円盤状の永久磁石からなる。第1回転磁石30は円筒状であり、第2回転磁石20に対して径方向の外側で離間する位置に配置されている。第1回転磁石30および第2回転磁石20はボンド磁石等からなる。 The first rotating magnet 30 and the second rotating magnet 20 rotate around the rotation axis integrally with the rotating body 2. The second rotating magnet 20 is made of a disk-shaped permanent magnet. The first rotating magnet 30 has a cylindrical shape and is arranged at a position separated from the second rotating magnet 20 on the outer side in the radial direction. The first rotating magnet 30 and the second rotating magnet 20 are made of a bond magnet or the like.

感磁素子センサ部40は、第2回転磁石20に対して、互いに電気角で90°の位相差を有するA相(SIN)の磁気抵抗パターンとB相(COS)の磁気抵抗パターンとを備えた磁気抵抗素子である。かかる感磁素子センサ部40において、A相の磁気抵抗パターンは、180°の位相差をもって回転体2の移動検出を行う+a相(SIN+)の磁気抵抗パターン43および-a相(SIN-)の磁気抵抗パターン41を備えている。B相の磁気抵抗パターンは、180°の位相差をもって回転体2の移動検出を行う+b相(COS+)の磁気抵抗パターン44および-b相(COS-)の磁気抵抗パターン42を備えている。ここで、+a相の磁気抵抗パターン43および-a相の磁気抵抗パターン41は、ブリッジ回路を構成しており、+b相の磁気抵抗パターン44および-b相の磁気抵抗パターン42も、+a相の磁気抵抗パターン43および-a相の磁気抵抗パターン41と同様、ブリッジ回路を構成している。 The magnetically sensitive element sensor unit 40 includes a phase A (SIN) reluctance pattern and a phase B (COS) reluctance pattern having a phase difference of 90 ° in electrical angle with respect to the second rotating magnet 20. It is a magnetic resistance element. In the magnetic sensor unit 40, the A-phase reluctance pattern is that of the + a-phase (SIN +) reluctance pattern 43 and the -a-phase (SIN-) that detect the movement of the rotating body 2 with a phase difference of 180 °. The magnetoresistance pattern 41 is provided. The B-phase reluctance pattern includes a + b-phase (COS +) magnetoresistance pattern 44 and a −b-phase (COS−) magnetoresistance pattern 42 that detect the movement of the rotating body 2 with a phase difference of 180 °. Here, the + a phase reluctance pattern 43 and the −a phase reluctance pattern 41 form a bridge circuit, and the + b phase reluctance pattern 44 and the −b phase reluctance pattern 42 are also of the + a phase. Similar to the reluctance pattern 43 and the -a phase reluctance pattern 41, it constitutes a bridge circuit.

本実施例においては、感磁素子センサ部40、感磁素子センサ部51、感磁素子センサ部52および感磁素子センサ部60(感磁素子センサ部61、感磁素子センサ部62、感磁素子センサ部63および感磁素子センサ部64)はいずれも、センサ基板15の回転軸線方向LのL2側の面に設けられている(図3参照)。また、センサ基板15には、感磁素子センサ部40に電気的に接続されたアンプ91、感磁素子センサ部50に電気的に接続されたアンプ92、感磁素子センサ部60に電気的に接続されたアンプ93が設けられている。そして、感磁素子センサ部61からアンプ93を介してデータ処理部90まで出力線201が接続され、感磁素子センサ部62からの出力線202が出力線201に接続され、感磁素子センサ部63からの出力線203が出力線201と出力線202との接続点よりもデータ処理部90側で出力線201に接続され、感磁素子センサ部64からの出力線204が出力線203に接続されている。なお、図4においては、出力線201、出力線202、出力線203および出力線204は、簡略化して表現されている(詳細は図10参照)。 In this embodiment, the magnetic sensitive element sensor unit 40, the magnetic sensitive element sensor unit 51, the magnetic sensitive element sensor unit 52, and the magnetic sensitive element sensor unit 60 (magnetic sensitive element sensor unit 61, magnetic sensitive element sensor unit 62, magnetic sensitive element sensor unit 60). Both the element sensor unit 63 and the magnetic sensor unit 64) are provided on the surface of the sensor substrate 15 on the L2 side in the rotation axis direction L (see FIG. 3). Further, the sensor substrate 15 is electrically connected to the amplifier 91 electrically connected to the magnetic sensor unit 40, the amplifier 92 electrically connected to the magnetic sensor unit 50, and the magnetic element sensor unit 60. A connected amplifier 93 is provided. Then, the output line 201 is connected from the magnetic sensor unit 61 to the data processing unit 90 via the amplifier 93, the output line 202 from the magnetic sensor unit 62 is connected to the output line 201, and the magnetic element sensor unit is connected. The output line 203 from 63 is connected to the output line 201 on the data processing unit 90 side of the connection point between the output line 201 and the output line 202, and the output line 204 from the magnetic sensing element sensor unit 64 is connected to the output line 203. Has been done. In FIG. 4, the output line 201, the output line 202, the output line 203, and the output line 204 are expressed in a simplified manner (see FIG. 10 for details).

本実施例のエンコーダ1は、上記のようなレイアウトとなっていることで、感磁素子センサ部40および感磁素子センサ部50の検出結果から、第2回転磁石20の大まかな絶対位置(すなわち回転体2の大まかな絶対位置)を検出できる。さらに、感磁素子センサ部60の検出結果から、第1回転磁石30の詳細な回転量(すなわち回転体2の詳細な回転量)を検出できる。そして、感磁素子センサ部40および感磁素子センサ部50の検出結果と、感磁素子センサ部60の検出結果と、に基づいて、回転体2の詳細な絶対位置(角度位置)を検出できる。 Since the encoder 1 of this embodiment has the layout as described above, the approximate absolute position of the second rotating magnet 20 (that is, that is, from the detection results of the magnetic sensor unit 40 and the magnetic element sensor unit 50). The rough absolute position of the rotating body 2) can be detected. Further, the detailed rotation amount of the first rotating magnet 30 (that is, the detailed rotation amount of the rotating body 2) can be detected from the detection result of the magnetic sensing element sensor unit 60. Then, the detailed absolute position (angle position) of the rotating body 2 can be detected based on the detection results of the magnetic sensor unit 40 and the magnetic element sensor unit 50 and the detection results of the magnetic element sensor unit 60. ..

本実施例のエンコーダ1は、上記のように、感磁素子センサ部60としてホール素子を用いているが、感磁素子センサ部60として磁気抵抗素子(MR素子)を用いてもよい。感磁素子センサ部60として磁気抵抗素子を用いる場合、第1回転磁石30として、本実施例のようにN極とS極とが周方向に1周分交互に複数着磁された環状の着磁面31を有する構成ではなく、N極とS極とが周方向に内側と外側で2周分交互に複数着磁され、該内側と該外側でN極とS極とが互い違い(市松模様:スタッガ)になるように構成された着磁面31を有する構成のものを用いることができる。感磁素子センサ部60として磁気抵抗素子を用いる場合、このような第1回転磁石30を用いることで、周方向の磁界の変化とともに径方向の磁界の変化、すなわち回転磁界を磁気抵抗素子で検出できる。 As described above, the encoder 1 of this embodiment uses a Hall element as the magnetically sensitive element sensor unit 60, but a magnetoresistive element (MR element) may be used as the magnetically sensitive element sensor unit 60. When a magnetoresistive element is used as the magnetically sensitive element sensor unit 60, as the first rotating magnet 30, an annular magnetization in which N poles and S poles are alternately magnetized for one round in the circumferential direction as in the present embodiment is applied. It is not a configuration having a magnetic surface 31, but a plurality of N poles and S poles are magnetized alternately on the inner side and the outer side in the circumferential direction for two rounds, and the N poles and the S poles are staggered on the inner side and the outer side (checkered pattern). : A structure having a magnetized surface 31 configured to be staggered) can be used. When a magnetic resistance element is used as the magnetic sensing element sensor unit 60, by using such a first rotating magnet 30, a change in the radial magnetic field as well as a change in the circumferential magnetic field, that is, a rotational magnetic field is detected by the magnetic resistance element. can.

(角度位置の検出原理)
図5は、本実施例のエンコーダ1における検出原理を示す説明図であり、感磁素子センサ部から出力される信号等の説明図である。また、図6は、本実施例のエンコーダ1における検出原理を示す説明図であり、図5で表される信号と回転体2の角度位置(電気角)との関係を示す説明図である。そして、図7は、本実施例のエンコーダ1における角度位置の決定方法の基本的構成を示す説明図である。
(Analytical position detection principle)
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the detection principle in the encoder 1 of the present embodiment, and is an explanatory diagram of a signal or the like output from the magnetic sensing element sensor unit. Further, FIG. 6 is an explanatory diagram showing the detection principle in the encoder 1 of the present embodiment, and is an explanatory diagram showing the relationship between the signal represented by FIG. 5 and the angular position (electrical angle) of the rotating body 2. FIG. 7 is an explanatory diagram showing a basic configuration of a method for determining an angle position in the encoder 1 of the present embodiment.

図4に示すように、本実施例のエンコーダ1において、感磁素子センサ部40、感磁素子センサ部50および感磁素子センサ部60の出力は、アンプ91、アンプ92およびアンプ93を介して、補間処理や各種演算処理を行うCPU等を備えたデータ処理部90に出力される。データ処理部90は、感磁素子センサ部40、感磁素子センサ部50および感磁素子センサ部60からの出力に基づいて、固定体10に対する回転体2の角度位置(絶対位置)を求める。 As shown in FIG. 4, in the encoder 1 of the present embodiment, the outputs of the magnetic sensor unit 40, the magnetic element sensor unit 50, and the magnetic element sensor unit 60 pass through the amplifier 91, the amplifier 92, and the amplifier 93. , It is output to the data processing unit 90 provided with a CPU or the like that performs interpolation processing and various arithmetic processing. The data processing unit 90 obtains an angular position (absolute position) of the rotating body 2 with respect to the fixed body 10 based on the outputs from the magnetic sensor unit 40, the magnetic sensor unit 50, and the magnetic element sensor unit 60.

より具体的には、エンコーダ1において、回転体2が1回転すると、第2回転磁石20の着磁面21の磁束は図5の一番上の正弦波で表されるように変化する。回転体2が1回転すると、第2回転磁石20が1回転するので、感磁素子センサ部40からは、図5の上から2番目の正弦波で表されるように、正弦波信号sin、cosが2周期分、出力される。従って、データ処理部90において、図6に示すように、正弦波信号sin、cosからθ=tan-1(sin/cos)を求めれば、回転体2の角度位置θが分かる。また、本実施例では、第2回転磁石20の中心からみて90°ずれた位置に、共にホール素子である感磁素子センサ部51および感磁素子センサ部52が配置されている。このため、図5の上から3番目の波形および図5の一番下の波形からわかるように、現在位置が正弦波信号sin、cosのいずれの区間に位置するかが分かるので、回転体2の絶対角度位置が分かる。 More specifically, in the encoder 1, when the rotating body 2 makes one rotation, the magnetic flux of the magnetized surface 21 of the second rotating magnet 20 changes as represented by the top sine wave in FIG. When the rotating body 2 makes one rotation, the second rotating magnet 20 makes one rotation. Therefore, from the magnetic sensitive element sensor unit 40, the sine wave signal sin, as represented by the second sine wave from the top of FIG. cos is output for 2 cycles. Therefore, as shown in FIG. 6, in the data processing unit 90, if θ = tan -1 (sin / cos) is obtained from the sine and cosine signals sin and cos, the angular position θ of the rotating body 2 can be known. Further, in this embodiment, the magnetic element sensor unit 51 and the magnetic element sensor unit 52, both of which are Hall elements, are arranged at positions displaced by 90 ° from the center of the second rotating magnet 20. Therefore, as can be seen from the third waveform from the top of FIG. 5 and the bottom waveform of FIG. 5, it is possible to know which section of the sine wave signal sin or cos the current position is located. You can see the absolute angle position of.

また、感磁素子センサ部60の詳細な構成については後述するが、各々の感磁素子センサ部60(感磁素子センサ部61、感磁素子センサ部62、感磁素子センサ部63および感磁素子センサ部64)は、第1感磁素子70(図8参照)と、該第1感磁素子70と電気角で90°の位相差(第1回転磁石30の位相を基準とした位相差)を有する位置に第2感磁素子79(図8参照)と、を備えている。そして、本実施例のエンコーダ1では、N極とS極とが周方向において交互に複数着磁された環状の着磁面31を備えた第1回転磁石30が用いられており、かかる第1回転磁石30に対向する各々の感磁素子センサ部60(感磁素子センサ部61、感磁素子センサ部62、感磁素子センサ部63および感磁素子センサ部64)からは、回転体2が第1回転磁石30の磁極の1周期分を回転する度に、正弦波信号sin、cosが出力される。詳細には、第1感磁素子70から正弦波信号cos、第2感磁素子79から正弦波信号sinが出力される。従って、各々の感磁素子センサ部60から出力された正弦波信号sin、cosについても、図6に示すように、正弦波信号sin、cosからθ=tan-1(sin/cos)を求めれば、第1回転磁石30の磁極の1周期分に相当する角度内における回転体2の角度位置θが分かる。 The detailed configuration of the magnetically sensitive element sensor unit 60 will be described later, but each magnetically sensitive element sensor unit 60 (magnetically sensitive element sensor unit 61, magnetically sensitive element sensor unit 62, magnetically sensitive element sensor unit 63, and magnetically sensitive element sensor unit 60). The element sensor unit 64) has a phase difference of 90 ° between the first magnetic sensing element 70 (see FIG. 8) and the electric angle of the first magnetic sensing element 70 (phase difference based on the phase of the first rotating magnet 30). ) Is provided with a second magnetic sensitive element 79 (see FIG. 8). The encoder 1 of the present embodiment uses a first rotating magnet 30 having an annular magnetized surface 31 in which a plurality of N poles and S poles are alternately magnetized in the circumferential direction. From each magnetic element sensor unit 60 (magnetic element sensor unit 61, magnetic element sensor unit 62, magnetic element sensor unit 63, and magnetic element sensor unit 64) facing the rotating magnet 30, the rotating body 2 is The sinusoidal signals sin and cos are output each time the magnetic pole of the first rotating magnet 30 is rotated for one cycle. Specifically, the sine wave signal cos is output from the first magnetic sensing element 70, and the sine wave signal sin is output from the second magnetic sensing element 79. Therefore, as shown in FIG. 6, for the sine wave signals sin and cos output from the magnetic sensitive element sensor units 60, θ = tan -1 (sin / cos) can be obtained from the sine wave signals sin and cos. , The angle position θ of the rotating body 2 within the angle corresponding to one cycle of the magnetic poles of the first rotating magnet 30 can be found.

そこで、本実施例では、1回転1周期の絶対角度データ(図7の一番上のデータ)と、1回転N周期のインクリメンタル角度データ(図7の上から2番目のデータ)とに基づいて、回転体2の瞬間時の角度位置を検出する。従って、1回転1周期の絶対角度データの分解能が低い場合でも、高分解能絶対値データ(図7の一番下のデータ)に示すように、分解能の高い絶対角度データを得ることができる。 Therefore, in this embodiment, based on the absolute angle data of one rotation and one cycle (the top data of FIG. 7) and the incremental angle data of one rotation and N cycles (the second data from the top of FIG. 7). , Detects the angular position of the rotating body 2 at the moment. Therefore, even when the resolution of the absolute angle data for one rotation and one cycle is low, it is possible to obtain high-resolution absolute angle data as shown in the high-resolution absolute value data (data at the bottom of FIG. 7).

かかる検出方式を採用するにあたって、1回転1周期の絶対角度データを第1回転磁石30の磁極対の数(N:2以上の正の整数)に内挿分割した第2絶対角度データを作成しておき、瞬間時に感磁素子センサ部40および感磁素子センサ部50からの出力が、第2絶対角度データの周期1、2・・n-1、n、n+1・・Nのいずれの周期に位置するかを検出する。また、瞬間時に感磁素子センサ部60からの出力が、インクリメンタル角度データの周期1、2・・m-1、m、m+1・・N内におけるいずれの位置に相当するかを検出する。そして、瞬間時における感磁素子センサ部40および感磁素子センサ部50における出力が、第2絶対角度データのいずれの周期にあるかをデジタルデータの上位データとし、感磁素子センサ部60からの出力が、インクリメンタル角度データのいずれの位置に相当するかをデジタルデータの下位データとして、瞬間時の回転体2の絶対角度位置を検出する。 In adopting such a detection method, the second absolute angle data is created by interpolating and dividing the absolute angle data of one rotation and one cycle into the number of magnetic pole pairs of the first rotating magnet 30 (N: a positive integer of 2 or more). At the moment, the output from the magnetic sensor unit 40 and the magnetic element sensor unit 50 is in any of the cycles 1, 2, ... n-1, n, n + 1 ... N of the second absolute angle data. Detect if it is located. Further, it is detected which position in the period 1, 2, m-1, m, m + 1 ... N of the incremental angle data corresponds to the output from the magnetic sensing element sensor unit 60 at the moment. Then, which period of the second absolute angle data the output of the magnetic sensor unit 40 and the magnetic element sensor 50 at the moment is in is set as the upper data of the digital data, and the magnetic sensor unit 60 is used. The absolute angle position of the rotating body 2 at the moment is detected by setting which position of the incremental angle data the output corresponds to as the lower data of the digital data.

図4に示すデータ処理部90には、第2絶対角度データおよびインクリメンタル角度データを記憶しておく不図示のメモリが設けられている。さらに、データ処理部90には、瞬間時における感磁素子センサ部40および感磁素子センサ部50からの出力、瞬間時における感磁素子センサ部60からの出力、メモリに記憶されている第2絶対角度データおよびメモリに記憶されているインクリメンタル角度データに基づいて、瞬間時の回転体2の絶対角度位置を決定する不図示の角度位置決定部が設けられている。 The data processing unit 90 shown in FIG. 4 is provided with a memory (not shown) for storing the second absolute angle data and the incremental angle data. Further, in the data processing unit 90, the output from the magnetic sensor unit 40 and the magnetic element sensor unit 50 at the moment, the output from the magnetic element sensor unit 60 at the moment, and the second stored in the memory. An angle position determination unit (not shown) for determining the absolute angle position of the rotating body 2 at the moment is provided based on the absolute angle data and the incremental angle data stored in the memory.

(第1回転磁石30に対する感磁素子センサ部60の配置)
次に、本実施例のエンコーダ1の感磁素子センサ部60の構成、並びに、第1回転磁石30に対する各々の感磁素子センサ部60の配置について説明する。
ここで、図8は、本実施例のエンコーダ1における第1回転磁石30に対する感磁素子センサ部60(感磁素子センサ部61、感磁素子センサ部62、感磁素子センサ部63および感磁素子センサ部64)の配置を説明するための概略平面図である。なお、図8において、矢印は第1回転磁石30の回転方向である。また、図9は、本実施例のエンコーダ1における第1回転磁石30に対する感磁素子センサ部61、感磁素子センサ部62、感磁素子センサ部63および感磁素子センサ部64の配置を説明するための概略拡大図である。そして、図10は、本実施例のエンコーダ1における第1回転磁石30に対する感磁素子センサ部61、感磁素子センサ部62、感磁素子センサ部63および感磁素子センサ部64の配線を示す図である。
(Arrangement of the magnetic sensor unit 60 with respect to the first rotating magnet 30)
Next, the configuration of the magnetic sensor unit 60 of the encoder 1 of the present embodiment and the arrangement of each magnetic element sensor unit 60 with respect to the first rotating magnet 30 will be described.
Here, FIG. 8 shows the magnetically sensitive element sensor unit 60 (magnetically sensitive element sensor unit 61, magnetically sensitive element sensor unit 62, magnetically sensitive element sensor unit 63, and magnetically sensitive element 30 with respect to the first rotating magnet 30 in the encoder 1 of the present embodiment. It is a schematic plan view for demonstrating the arrangement of the element sensor part 64). In FIG. 8, the arrow indicates the rotation direction of the first rotating magnet 30. Further, FIG. 9 illustrates the arrangement of the magnetic sensor unit 61, the magnetic element sensor unit 62, the magnetic element sensor unit 63, and the magnetic element sensor unit 64 with respect to the first rotating magnet 30 in the encoder 1 of the present embodiment. It is a schematic enlarged view for this. FIG. 10 shows the wiring of the magnetic sensor unit 61, the magnetic element sensor unit 62, the magnetic element sensor unit 63, and the magnetic element sensor unit 64 with respect to the first rotating magnet 30 in the encoder 1 of the present embodiment. It is a figure.

図8および図9で表されるように、本実施例の感磁素子センサ部61、感磁素子センサ部62、感磁素子センサ部63および感磁素子センサ部64は何れも、2つの感磁素子(第1感磁素子70および第2感磁素子79)を備えている。具体的には、感磁素子センサ部61は第1感磁素子70としての感磁素子71および第2感磁素子79としての感磁素子72、感磁素子センサ部62は第1感磁素子70としての感磁素子73および第2感磁素子79としての感磁素子74、感磁素子センサ部63は第1感磁素子70としての感磁素子75および第2感磁素子79としての感磁素子76、感磁素子センサ部64は第1感磁素子70としての感磁素子77および第2感磁素子79としての感磁素子78、を備えている。本実施例の感磁素子センサ部61、感磁素子センサ部62、感磁素子センサ部63および感磁素子センサ部64は、第1回転磁石30に対する配置が異なるだけで、何れも同じものである。 As shown in FIGS. 8 and 9, the magnetic element sensor unit 61, the magnetic element sensor unit 62, the magnetic element sensor unit 63, and the magnetic element sensor unit 64 of this embodiment all have two senses. It includes a magnetic element (first magnetic sensing element 70 and second magnetic sensing element 79). Specifically, the magnetic sensor unit 61 is the magnetic element 71 as the first magnetic element 70, the magnetic element 72 as the second magnetic element 79, and the magnetic element sensor unit 62 is the first magnetic element. The magnetic element 73 as the 70, the magnetic element 74 as the second magnetic element 79, and the magnetic element sensor unit 63 feel as the magnetic element 75 as the first magnetic element 70 and the second magnetic element 79. The magnetic element 76 and the magnetic element sensor unit 64 include a magnetic element 77 as the first magnetic element 70 and a magnetic element 78 as the second magnetic element 79. The magnetic element sensor unit 61, the magnetic element sensor unit 62, the magnetic element sensor unit 63, and the magnetic element sensor unit 64 of this embodiment are all the same except for the arrangement with respect to the first rotating magnet 30. be.

また、図9で表されるように、感磁素子センサ部61、感磁素子センサ部62、感磁素子センサ部63および感磁素子センサ部64においては何れも、第1感磁素子70と第2感磁素子79とは、第1回転磁石30の着磁面31のN極とS極とに対応する電気角で90°の位相差を有する位置(磁気周期で1/4周期分離れた位置)に配置されている。本実施例の感磁素子センサ部60は、このような構成となっていることで、上記のように、回転体2が第1回転磁石30の磁極の1周期分を回転する度に、正弦波信号sin、cosが出力される。 Further, as shown in FIG. 9, the magnetic element sensor unit 61, the magnetic element sensor unit 62, the magnetic element sensor unit 63, and the magnetic element sensor unit 64 are all referred to as the first magnetic element 70. The second magnetic sensing element 79 is a position having a phase difference of 90 ° in the electric angle corresponding to the N pole and the S pole of the magnetizing surface 31 of the first rotating magnet 30 (1/4 cycle separation in the magnetic cycle). (Position). Since the magnetic sensor unit 60 of this embodiment has such a configuration, as described above, every time the rotating body 2 rotates for one cycle of the magnetic pole of the first rotating magnet 30, a sine and cosine is formed. Wave signals sin and cos are output.

また、図9で表されるように、感磁素子センサ部62は、感磁素子センサ部61の出力に対して電気角で540°の位相差を有する位置(磁気周期で1周期半離れた位置)に配置されている。そして、図8および図9で表されるように、感磁素子センサ部63は感磁素子センサ部61に対して機械角で180°ずれた位置(周方向において機械角で180°ずれた位置)に配置され、感磁素子センサ部64は感磁素子センサ部62に対して機械角で180°ずれた位置に配置されている。 Further, as shown in FIG. 9, the magnetic sensor unit 62 is located at a position having a phase difference of 540 ° in electrical angle with respect to the output of the magnetic element sensor unit 61 (one and a half cycles apart in the magnetic cycle). Position). Then, as shown in FIGS. 8 and 9, the magnetic sensor unit 63 is displaced by 180 ° in the mechanical angle from the magnetic sensor sensor unit 61 (position displaced by 180 ° in the circumferential direction). ), And the magnetic sensor unit 64 is arranged at a position deviated by 180 ° from the magnetic element sensor unit 62 by the mechanical angle.

すなわち、感磁素子センサ部61の第1感磁素子である感磁素子71からの出力に対して、感磁素子センサ部62の第1感磁素子である感磁素子73からの出力は、正弦波信号cosが磁気周期で1/2周期分ずれる。また、感磁素子センサ部61の第1感磁素子である感磁素子71からの出力に対して、感磁素子センサ部63の第1感磁素子である感磁素子75からの出力は、正弦波信号cosの位相ずれがない。そして、感磁素子センサ部63の第1感磁素子である感磁素子75からの出力に対して、感磁素子センサ部64の第1感磁素子である感磁素子77からの出力は、正弦波信号cosが磁気周期で1/2周期分ずれる。 That is, the output from the magnetic sensory element 73, which is the first magnetic sensory element of the magnetic sensory element sensor unit 62, is relative to the output from the magnetic sensory element 71, which is the first magnetic sensory element of the magnetic sensory element sensor unit 61. The sinusoidal signal cos is shifted by 1/2 cycle in the magnetic cycle. Further, the output from the magnetic sensory element 75, which is the first magnetic sensory element of the magnetic sensory element sensor unit 63, is relative to the output from the magnetic sensory element 71, which is the first magnetic sensory element of the magnetic sensory element sensor unit 61. There is no phase shift in the sinusoidal signal cos. Then, the output from the magnetic sensory element 77, which is the first magnetic sensory element of the magnetic sensory element sensor unit 64, is relative to the output from the magnetic sensory element 75, which is the first magnetic sensory element of the magnetic sensory element sensor unit 63. The sinusoidal signal cos is shifted by 1/2 cycle in the magnetic cycle.

同様に、感磁素子センサ部61の第2感磁素子である感磁素子72からの出力に対して、感磁素子センサ部62の第2感磁素子である感磁素子74からの出力は、正弦波信号sinが磁気周期で1/2周期分ずれる。また、感磁素子センサ部61の第2感磁素子である感磁素子72からの出力に対して、感磁素子センサ部63の第2感磁素子である感磁素子76からの出力は、正弦波信号sinの位相ずれがない。そして、感磁素子センサ部63の第2感磁素子である感磁素子76からの出力に対して、感磁素子センサ部64の第2感磁素子である感磁素子78からの出力は、正弦波信号sinが磁気周期で1/2周期分ずれる。 Similarly, the output from the magnetic sensory element 74, which is the second magnetic sensitive element of the magnetic sensory element sensor unit 62, is relative to the output from the magnetic sensory element 72, which is the second magnetic sensory element of the magnetic sensory element sensor unit 61. , The sinusoidal signal sin is shifted by 1/2 cycle in the magnetic cycle. Further, with respect to the output from the magnetic sensory element 72 which is the second magnetic sensory element of the magnetic sensory element sensor unit 61, the output from the magnetic sensory element 76 which is the second magnetic sensory element of the magnetic sensory element sensor unit 63 is. There is no phase shift of the sinusoidal signal sin. Then, the output from the magnetic sensing element 78, which is the second magnetic sensing element of the magnetic sensing element sensor unit 64, is relative to the output from the magnetic sensing element 76, which is the second magnetic sensing element of the magnetic sensing element sensor unit 63. The sinusoidal signal sin is shifted by 1/2 cycle in the magnetic cycle.

上記のことから、本実施例においては、図10で表されるような配線となっている。ここで、図中のVCは電圧端子、GNDは接地端子、HE1Pは第1感磁素子70からのプラス出力端子、HE1Nは第1感磁素子70からのマイナス出力端子、HE2Pは第2感磁素子79からのプラス出力端子、HE2Nは第2感磁素子79からのマイナス出力端子、を表している。具体的には、感磁素子センサ部61の出力線201に対して、感磁素子センサ部62の出力線202を、プラスとマイナスを逆にして接続している。そして、感磁素子センサ部63の出力線203に対して、感磁素子センサ部64の出力線204を、プラスとマイナスを逆にして接続している。そして、さらに、出力線202が接続された出力線201に対して、出力線204が接続された出力線203を、プラス同士およびマイナス同士で接続している。 From the above, in this embodiment, the wiring is as shown in FIG. Here, in the figure, VC is a voltage terminal, GND is a ground terminal, HE1P is a positive output terminal from the first magnetic sensing element 70, HE1N is a negative output terminal from the first magnetic sensing element 70, and HE2P is the second magnetic sensing element. The positive output terminal from the element 79 and HE2N represent the negative output terminal from the second magnetic sensing element 79. Specifically, the output line 202 of the magnetic sensor unit 62 is connected to the output line 201 of the magnetic sensor unit 61 with the plus and minus reversed. Then, the output line 204 of the magnetic sensor unit 64 is connected to the output line 203 of the magnetic sensor unit 63 with the plus and minus reversed. Further, the output line 203 to which the output line 204 is connected is connected to the output line 201 to which the output line 202 is connected, plus and minus.

(本実施例のエンコーダ1の効果)
次に、本実施例のエンコーダ1の効果について説明する。
ここで、図11は、1つの感磁素子センサ部61のみを用いた場合であって、外部磁束なし、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。また、図12は、2つの感磁素子センサ部61および62を用いた場合であって、外部磁束なし、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。また、図13は、1つの感磁素子センサ部61のみを用いた場合であって、外部磁束なし、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合の検出角度誤差を示す図である。また、図14は、2つの感磁素子センサ部61および62を用いた場合であって、外部磁束なし、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合の検出角度誤差を示す図である。また、図15は、1つの感磁素子センサ部61のみを用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。また、図16は、2つの感磁素子センサ部61および62を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。また、図17は、1つの感磁素子センサ部61のみを用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合の検出角度誤差を示す図である。また、図18は、1つの感磁素子センサ部61のみを用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。また、図19は、2つの感磁素子センサ部61および62を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。また、図20は、1つの感磁素子センサ部61のみを用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれなしの場合の検出角度誤差を示す図である。また、図21は、2つの感磁素子センサ部61および62を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれなしの場合の検出角度誤差を示す図である。また、図22は、4つの感磁素子センサ部61、62、63および64を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれありの場合のリサージュ円を示す図である。そして、図23は、4つの感磁素子センサ部61、62、63および64を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれありの場合の検出角度誤差を示す図である。
(Effect of Encoder 1 of this example)
Next, the effect of the encoder 1 of this embodiment will be described.
Here, FIG. 11 is a diagram showing a resage circle when only one magnetoreceptive element sensor unit 61 is used, and there is no external magnetic flux, no magnetic flux fluctuation, and no rotational deviation of the rotating magnet. Further, FIG. 12 is a diagram showing a resage circle when two magnetic sensor units 61 and 62 are used, and there is no external magnetic flux, no magnetic flux fluctuation, and no rotational deviation of the rotating magnet. Further, FIG. 13 is a diagram showing a detection angle error when only one magnetoreceptive element sensor unit 61 is used, and there is no external magnetic flux, no magnetic flux fluctuation, and no rotational deviation of the rotating magnet. Further, FIG. 14 is a diagram showing a detection angle error in the case where the two magnetoreceptive element sensor units 61 and 62 are used, and there is no external magnetic flux, no magnetic flux fluctuation, and no rotation deviation of the rotating magnet. Further, FIG. 15 is a diagram showing a resage circle when only one magnetoreceptive element sensor unit 61 is used, and there is an external magnetic flux, there is no magnetic flux fluctuation, and there is no rotational deviation of the rotating magnet. Further, FIG. 16 is a diagram showing a resage circle when two magnetic sensor units 61 and 62 are used, and there is an external magnetic flux, there is no magnetic flux fluctuation, and there is no rotational deviation of the rotating magnet. Further, FIG. 17 is a diagram showing a detection angle error when only one magnetoreceptive element sensor unit 61 is used, and there is an external magnetic flux, there is no magnetic flux fluctuation, and there is no rotational deviation of the rotating magnet. Further, FIG. 18 is a diagram showing a resage circle when only one magnetoreceptive element sensor unit 61 is used, and there is an external magnetic flux, there is a magnetic flux fluctuation, and there is no rotational deviation of the rotating magnet. Further, FIG. 19 is a diagram showing a resage circle when two magnetic sensor units 61 and 62 are used, and there is an external magnetic flux, there is a magnetic flux fluctuation, and there is no rotational deviation of the rotating magnet. Further, FIG. 20 is a diagram showing a detection angle error when only one magnetoreceptive element sensor unit 61 is used, and there is an external magnetic flux, there is a magnetic flux fluctuation, and there is no rotation deviation of the rotating magnet. Further, FIG. 21 is a diagram showing a detection angle error in the case where the two magnetoreceptive element sensor units 61 and 62 are used, and there is an external magnetic flux, there is a magnetic flux fluctuation, and there is no rotation deviation of the rotating magnet. Further, FIG. 22 is a diagram showing a resage circle in the case where the four magnetic field element sensor units 61, 62, 63 and 64 are used, and there is an external magnetic flux, there is a magnetic flux fluctuation, and there is a rotation deviation of the rotating magnet. Is. FIG. 23 shows the detection angle error in the case where the four magnetoreceptive element sensor units 61, 62, 63 and 64 are used, and there is an external magnetic flux, there is a magnetic flux fluctuation, and there is a rotation deviation of the rotating magnet. It is a figure.

なお、図11、図15および図18は、最高温度(Max)を25℃、-20℃、105℃とした場合、並びに、最低温度(Min)を25℃、-20℃、105℃とした場合における、横軸を感磁素子71の差動電圧(単位はV)とし、縦軸を感磁素子72の差動電圧(単位はV)としたリサージュ円である。また、図12、図16および図19は、最高温度を25℃、-20℃、105℃とした場合、並びに、最低温度を25℃、-20℃、105℃とした場合における、横軸を感磁素子71と感磁素子73とにおける差動電圧(単位はV)とし、縦軸を感磁素子72と感磁素子74とにおける差動電圧(単位はV)としたリサージュ円である。また、図22は、最高温度を25℃、-20℃、105℃とした場合、並びに、最低温度を25℃、-20℃、105℃とした場合における、横軸を感磁素子71と感磁素子73と感磁素子75と感磁素子77とにおける差動電圧(単位はV)とし、縦軸を感磁素子72と感磁素子74と感磁素子76と感磁素子78とにおける差動電圧(単位はV)としたリサージュ円である。 In FIGS. 11, 15, and 18, the maximum temperature (Max) was 25 ° C, −20 ° C, and 105 ° C, and the minimum temperature (Min) was 25 ° C, −20 ° C, and 105 ° C. In this case, the horizontal axis is the differential voltage of the magnetic sensitive element 71 (unit is V), and the vertical axis is the differential voltage of the magnetic sensitive element 72 (unit is V). Further, in FIGS. 12, 16 and 19, the horizontal axis is taken when the maximum temperature is 25 ° C., −20 ° C., 105 ° C. and the minimum temperature is 25 ° C., −20 ° C., 105 ° C. It is a resage circle in which the differential voltage (unit: V) between the magnetic sensitive element 71 and the magnetic sensitive element 73 is defined, and the vertical axis is the differential voltage (unit: V) between the magnetic sensitive element 72 and the magnetic sensitive element 74. Further, in FIG. 22, when the maximum temperature is 25 ° C., −20 ° C., and 105 ° C., and when the minimum temperature is 25 ° C., −20 ° C., 105 ° C., the horizontal axis is the magnetic sensor 71. The differential voltage (unit: V) between the magnetic element 73, the magnetic sensor 75, and the magnetic sensor 77 is defined, and the vertical axis is the difference between the magnetic element 72, the magnetic sensor 74, the magnetic sensor 76, and the magnetic element 78. It is a resage circle with a dynamic voltage (unit is V).

また、図13、図14、図17、図20、図21および図22は、最高温度を25℃、-20℃、105℃とした場合、並びに、最低温度を25℃、-20℃、105℃とした場合における、横軸を第1回転磁石30の角度位置(単位はdeg)とし、縦軸を検出角度誤差(単位はdeg)とした、検出角度誤差を示すグラフである。 In addition, FIG. 13, FIG. 14, FIG. 17, FIG. 20, FIG. 21 and FIG. 22 show the case where the maximum temperature is 25 ° C., −20 ° C., 105 ° C., and the minimum temperature is 25 ° C., −20 ° C., 105. It is a graph which shows the detection angle error when the horizontal axis is the angle position (unit is deg) of the 1st rotary magnet 30 and the vertical axis is a detection angle error (unit is deg) in the case of degree temperature.

外部磁束、磁束変動、第1回転磁石30の回転ずれがいずれもない場合、1つの感磁素子センサ部61のみを用いると、図11で表されるようなリサージュ円となる場合があり、図13で表されるような角度誤差が検出される場合がある。一方、2つの感磁素子センサ部61および62を用いると、図12で表されるようなリサージュ円となり、図14で表されるように、角度誤差がほとんど検出されない。 When there is no external magnetic flux, magnetic flux fluctuation, or rotational deviation of the first rotating magnet 30, if only one magnetic sensing element sensor unit 61 is used, a resage circle as shown in FIG. 11 may be formed. An angle error as represented by 13 may be detected. On the other hand, when the two magnetic sensory element sensor units 61 and 62 are used, a resage circle as shown in FIG. 12 is formed, and as shown in FIG. 14, an angle error is hardly detected.

図12で表されるリサージュ円は横軸0Vと縦軸0Vの交点を中心に同心円状のリサージュ円となっており、このため、図14で表されるように検出角度誤差が0degから360degに亘りほぼ0となっている。一方、図11で表されるリサージュ円は横軸0Vと縦軸0Vの交点を中心としたリサージュ円となっておらず、図13で表されるように角度誤差が検出されている。 The resage circle represented by FIG. 12 is a concentric resage circle centered on the intersection of the horizontal axis 0V and the vertical axis 0V. Therefore, as shown in FIG. 14, the detection angle error changes from 0 deg to 360 deg. It is almost 0 over. On the other hand, the resage circle represented by FIG. 11 is not a resage circle centered on the intersection of the horizontal axis 0V and the vertical axis 0V, and an angle error is detected as shown in FIG.

なお、4つの感磁素子センサ部61、62、63および64を用いると、2つの感磁素子センサ部61および62を用いた場合と同様、図12で表されるリサージュ円と略同様の形状のリサージュ円となり、図14で表される角度誤差のグラフと同様に角度誤差がほとんど検出されない。 When the four magnetic element sensor units 61, 62, 63 and 64 are used, the shape is substantially the same as the error circle shown in FIG. 12, as in the case where the two magnetic element sensor units 61 and 62 are used. It becomes a resage circle of, and the angle error is hardly detected as in the graph of the angle error shown in FIG.

外部磁束があり、磁束変動および第1回転磁石30の回転ずれがない場合、1つの感磁素子センサ部61のみを用いると、図15で表されるようなリサージュ円となり、図17で表されるような角度誤差が検出される。一方、2つの感磁素子センサ部61および62を用いると、図16で表されるようなリサージュ円(図12で表されるリサージュ円と略同様)となり、図14で表されるように、角度誤差がほとんど検出されない。 When there is an external magnetic flux and there is no magnetic flux fluctuation and no rotational deviation of the first rotating magnet 30, if only one magnetic sensing element sensor unit 61 is used, a resage circle as shown in FIG. 15 becomes a resage circle, which is shown in FIG. Angle error is detected. On the other hand, when the two magnetic sensing element sensor units 61 and 62 are used, a resage circle as shown in FIG. 16 (substantially the same as the resage circle represented by FIG. 12) is obtained, and as shown in FIG. 14, Almost no angle error is detected.

2つの感磁素子センサ部61および62を用いた場合に角度誤差がほとんど検出されないのは、感磁素子センサ部61および62のように近接した位置で各々磁場を検出し、それらの検出結果を組み合わせる(信号合算する)ことにより、外部磁場による磁場の変化の影響(外部磁場による磁場のオフセット)をキャンセルすることが可能になるためである。特に、本実施例のように、感磁素子センサ部61および62の検出結果を反転させて組み合わせる構成とすることで、外部磁場による磁場の変化の影響を効果的にキャンセルすることができる。 When the two magnetic element sensor units 61 and 62 are used, the angle error is hardly detected because the magnetic fields are detected at close positions like the magnetic element sensor units 61 and 62, and the detection results are obtained. This is because it is possible to cancel the influence of the change in the magnetic field due to the external magnetic field (offset of the magnetic field due to the external magnetic field) by combining (adding the signals). In particular, by inverting and combining the detection results of the magnetic sensor units 61 and 62 as in the present embodiment, the influence of the change in the magnetic field due to the external magnetic field can be effectively canceled.

なお、4つの感磁素子センサ部61、62、63および64を用いると、2つの感磁素子センサ部61および62を用いた場合と同様、図16で表されるリサージュ円と略同様の形状のリサージュ円となり、図14で表される角度誤差のグラフと同様に角度誤差がほとんど検出されない。 When the four magnetic element sensor units 61, 62, 63 and 64 are used, the shape is substantially the same as the error circle shown in FIG. 16, as in the case where the two magnetic element sensor units 61 and 62 are used. It becomes a resage circle of, and the angle error is hardly detected as in the graph of the angle error shown in FIG.

外部磁束および磁束変動があり、第1回転磁石30の回転ずれがない場合、1つの感磁素子センサ部62のみを用いると、図18で表されるようなリサージュ円となり、図20で表されるような角度誤差が検出される。また、2つの感磁素子センサ部61および62を用いると、図19で表されるようなリサージュ円となり、図21で表されるような角度誤差が検出される。すなわち、2つの感磁素子センサ部61および62を用いた場合、1つの感磁素子センサ部62のみを用いた場合ほどではないが、角度誤差が検出される。 When there is an external magnetic flux and a magnetic flux fluctuation and there is no rotational deviation of the first rotating magnet 30, if only one magnetic sensing element sensor unit 62 is used, a resage circle as shown in FIG. 18 is formed, which is shown in FIG. 20. Angle error is detected. Further, when the two magnetic sensory element sensor units 61 and 62 are used, a resage circle as shown in FIG. 19 is formed, and an angle error as shown in FIG. 21 is detected. That is, when two magnetic sensor units 61 and 62 are used, an angle error is detected, although not as much as when only one magnetic element sensor unit 62 is used.

一方、4つの感磁素子センサ部61、62、63および64を用いると、図16で表されるリサージュ円と略同様の形状のリサージュ円となり、図14で表される角度誤差のグラフと同様に角度誤差がほとんど検出されない。4つの感磁素子センサ部61、62、63および64を用いた場合に角度誤差がほとんど検出されないのは、感磁素子センサ部61および63、並びに、感磁素子センサ部62および64のように対向する位置(別の表現をすると、第1回転磁石30に対して略等間隔の配置)で各々磁場を検出し、それらの検出結果を組み合わせる(信号合算する)ことにより、磁束変動による磁場の変化の影響(磁束変動による磁場のオフセット)をキャンセルすることが可能になるためである。 On the other hand, when the four magnetic sensory element sensor units 61, 62, 63 and 64 are used, the resage circle having substantially the same shape as the resage circle shown in FIG. 16 is obtained, which is the same as the graph of the angle error shown in FIG. Almost no angle error is detected. When the four magnetic element sensor units 61, 62, 63 and 64 are used, the angle error is hardly detected as in the magnetic element sensor units 61 and 63 and the magnetic element sensor units 62 and 64. By detecting the magnetic fields at opposite positions (in other words, arranging them at approximately equal intervals with respect to the first rotating magnet 30) and combining the detection results (adding the signals), the magnetic field due to magnetic flux fluctuation can be detected. This is because it is possible to cancel the influence of the change (the offset of the magnetic field due to the fluctuation of the magnetic flux).

なお、磁束変動があり、外部磁束および第1回転磁石30の回転ずれがない場合などにおいては、例えば、感磁素子センサ部61および63の2つ、或いは、感磁素子センサ部62および64の2つを用いても、角度誤差を効果的に抑制することができる。このような構成であっても、第1回転磁石30に対して略等間隔の配置で各々磁場を検出し、それらの検出結果を組み合わせる(信号合算する)ことにより、磁束変動による磁場の変化の影響(磁束変動による磁場のオフセット)をキャンセルすることが可能になるためである。 In the case where there is a magnetic flux fluctuation and there is no external magnetic flux and rotational deviation of the first rotating magnet 30, for example, the two magnetic element sensor units 61 and 63, or the magnetic element sensor units 62 and 64. Even if two are used, the angle error can be effectively suppressed. Even with such a configuration, the magnetic fields are detected at approximately equal intervals with respect to the first rotating magnet 30, and the detection results are combined (signal summation) to change the magnetic field due to magnetic flux fluctuation. This is because it is possible to cancel the influence (offset of the magnetic field due to the fluctuation of the magnetic flux).

外部磁束、磁束変動、第1回転磁石30の回転ずれがいずれもある場合、1つの感磁素子センサ部62のみを用いると、図18で表されるようなリサージュ円とほぼ同様のリサージュ円となり、図20で表されるような角度誤差と同様の角度誤差が検出される。また、2つの感磁素子センサ部61および62を用いると、図19で表されるようなリサージュ円とほぼ同様のリサージュ円となり、図21で表されるような角度誤差と同様の角度誤差が検出される。また、4つの感磁素子センサ部61、62、63および64を用いると、図22で表されるようなリサージュ円となり、図23で表されるような角度誤差が検出される。図23で表される角度誤差のグラフにおいては、該角度誤差が正弦波の形状をしている。 When there are external magnetic flux, magnetic flux fluctuation, and rotational deviation of the first rotating magnet 30, if only one magnetic sensing element sensor unit 62 is used, the resage circle becomes almost the same as the resage circle as shown in FIG. , An angle error similar to the angle error as shown in FIG. 20 is detected. Further, when the two magnetic sensory element sensor units 61 and 62 are used, the resage circle is almost the same as the resage circle as shown in FIG. 19, and the angle error similar to the angle error as shown in FIG. 21 is obtained. Detected. Further, when the four magnetic sensory element sensor units 61, 62, 63 and 64 are used, a resage circle as shown in FIG. 22 is formed, and an angle error as shown in FIG. 23 is detected. In the graph of the angle error represented by FIG. 23, the angle error has the shape of a sinusoidal wave.

角度誤差が正弦波の形状をしている場合、高精度誤差検出装置(例えば光学的に角度誤差を検出可能な光学式エンコーダ)などを利用して、該角度誤差を簡単に補正することができる。以下に、該角度誤差の補正方法の一例として、補正テーブルを作成することにより該角度誤差を補正する方法について説明する。ただし、このような補正方法に限定されない。 When the angle error has a sinusoidal shape, the angle error can be easily corrected by using a high-precision error detection device (for example, an optical encoder capable of optically detecting the angle error). .. Hereinafter, as an example of the method for correcting the angle error, a method for correcting the angle error by creating a correction table will be described. However, the method is not limited to such a correction method.

該角度誤差の補正方法は、感磁素子の信号から第1回転磁石30の角度位置を検出するエンコーダ1の誤差を補正する補正テーブルを作成する補正テーブル作成装置(本実施例ではデータ処理部90)により実行される方法(補正テーブル作成方法)である。そして、不図示の高精度誤差検出装置を利用して、被測定対象となるエンコーダ1により検出される第1回転磁石30の角度位置の誤差を一回転分算出し、算出された一回転分の誤差をフーリエ変換することにより固有誤差成分を測定し、算出された固有誤差成分の主要誤差周期成分の値のみを逆フーリエ変換し、各角度位置における誤差量を補正値とする補正テーブルを作成し、作成された補正テーブルをエンコーダ1の記憶手段(本実施例ではデータ処理部90に設けられたメモリ)に保存する。このように、主要誤差周期成分により補正テーブルを作成して、精度高い補正テーブルを作成することにより、角度誤差の補正が可能になる。 The method for correcting the angle error is a correction table creating device (data processing unit 90 in this embodiment) that creates a correction table for correcting the error of the encoder 1 that detects the angle position of the first rotary magnet 30 from the signal of the magnetic sensing element. ) Is the method (correction table creation method). Then, using a high-precision error detection device (not shown), the error of the angular position of the first rotating magnet 30 detected by the encoder 1 to be measured is calculated for one rotation, and the calculated one rotation is calculated. The intrinsic error component is measured by Fourier transforming the error, only the value of the main error period component of the calculated intrinsic error component is inverse Fourier transformed, and a correction table is created in which the amount of error at each angle position is used as the correction value. The created correction table is stored in the storage means of the encoder 1 (in this embodiment, the memory provided in the data processing unit 90). In this way, by creating a correction table based on the main error period components and creating a correction table with high accuracy, it is possible to correct the angle error.

別の表現をすると、本実施例のエンコーダ1は、感磁素子の信号から角度位置を検出するエンコーダ1の誤差を補正する補正テーブルを作成する補正テーブル作成装置である。そして、エンコーダ1により検出される第1回転磁石30の角度位置の誤差を、高精度誤差検出装置を利用して一回転分算出する一回転誤差算出手段と、該一回転誤差算出手段により算出された一回転分の誤差をフーリエ変換することにより固有誤差成分を算出する固有誤差成分算出手段と、該固有誤差成分算出手段により算出された固有誤差成分の主要誤差周期成分の値のみを逆フーリエ変換し、各角度位置における誤差量を補正値とする補正テーブルを作成する補正テーブル作成手段と、該補正テーブル作成手段により作成された補正テーブルを、エンコーダ1の記憶手段に保存する補正テーブル保存手段とを備えている。このような構成であるので、固有誤差成分の中で主要誤差周期成分により補正テーブルを作成して、精度の高い補正テーブルを作成することにより、角度誤差の補正が可能になる。 In other words, the encoder 1 of this embodiment is a correction table creating device that creates a correction table that corrects an error of the encoder 1 that detects an angular position from a signal of a magnetic sensitive element. Then, the error of the angular position of the first rotating magnet 30 detected by the encoder 1 is calculated by the one-rotation error calculating means for calculating one rotation using the high-precision error detecting device, and the one-rotation error calculating means. Inverse Fourier transforms only the values of the eigenerror component calculation means that calculates the eigenerror component by Fourier transforming the error for one rotation and the main error period component of the eigenerror component calculated by the eigenerror component calculation means. Then, a correction table creating means for creating a correction table having an error amount at each angle position as a correction value, and a correction table saving means for storing the correction table created by the correction table creating means in the storage means of the encoder 1. It is equipped with. With such a configuration, it is possible to correct the angle error by creating a correction table based on the main error period component among the inherent error components and creating a highly accurate correction table.

また、本実施例のエンコーダ1は、高調波の影響を抑制することが可能な構成になっている。具体的には、本実施例のエンコーダ1は、上記のように、感磁素子センサ部40、感磁素子センサ部50及び感磁素子センサ部60の検出結果(検出データ)に基づき、データ処理によって回転体2の角度位置を求めるデータ処理部90を備えているが、さらに、所定の次数(例えば7次)以下の高調波をキャンセルする高調波キャンセルパターンが設けられ、データ処理部90は、所定の次数を超える高調波を打ち消す補正データにより感磁素子センサ部60の検出データを補正することが可能な構成となっている。すなわち、所定の次数以下(例えば7次以下)の高調波を高調波キャンセルパターンによりキャンセルし、所定の次数を超える(例えば7次を超える)高調波を補正データによりキャンセルすることが可能な構成となっている。 Further, the encoder 1 of the present embodiment has a configuration capable of suppressing the influence of harmonics. Specifically, the encoder 1 of the present embodiment performs data processing based on the detection results (detection data) of the magnetic sensor unit 40, the magnetic sensor sensor unit 50, and the magnetic element sensor unit 60, as described above. A data processing unit 90 for obtaining an angular position of the rotating body 2 is provided, and a harmonic cancel pattern for canceling harmonics of a predetermined order (for example, 7th order) or less is provided, and the data processing unit 90 is provided with a data processing unit 90. The configuration is such that the detection data of the magnetic sensing element sensor unit 60 can be corrected by the correction data that cancels the harmonics exceeding a predetermined order. That is, it is possible to cancel harmonics of a predetermined order or less (for example, 7th order or less) by a harmonic cancellation pattern, and cancel harmonics exceeding a predetermined order (for example, exceeding 7th order) by correction data. It has become.

(別の構成の実施例)
次に、上記のエンコーダ1とは別の構成(感磁素子センサ部60の配置が異なる構成)の実施例について、図24および図25を用いて説明する。図24は、エンコーダ1における第1回転磁石30に対する感磁素子センサ部61、感磁素子センサ部62、感磁素子センサ部63および感磁素子センサ部64の配置を説明するための概略拡大図であり、図9に対応する図である。そして、図25は、エンコーダ1における第1回転磁石30に対する感磁素子センサ部61、感磁素子センサ部62、感磁素子センサ部63および感磁素子センサ部64の配線を示す図であり、図10に対応する図である。
(Example of another configuration)
Next, an embodiment of a configuration different from that of the encoder 1 (a configuration in which the arrangement of the magnetic sensing element sensor unit 60 is different) will be described with reference to FIGS. 24 and 25. FIG. 24 is a schematic enlarged view for explaining the arrangement of the magnetic sensor unit 61, the magnetic element sensor unit 62, the magnetic sensor unit 63, and the magnetic element sensor unit 64 with respect to the first rotating magnet 30 in the encoder 1. It is a figure corresponding to FIG. FIG. 25 is a diagram showing the wiring of the magnetic sensor unit 61, the magnetic element sensor unit 62, the magnetic element sensor unit 63, and the magnetic element sensor unit 64 with respect to the first rotary magnet 30 in the encoder 1. It is a figure corresponding to FIG.

図9および図10などで表されるエンコーダ1は、感磁素子センサ部61と感磁素子センサ部62の出力、並びに、感磁素子センサ部63と感磁素子センサ部64の出力が電気角で540°の間隔で配置され、感磁素子センサ部61と感磁素子センサ部63が機械角で180°の間隔で配置されていた(図9参照)。一方、図24および図25で表されるエンコーダ1は、感磁素子センサ部61と感磁素子センサ部62の出力、並びに、感磁素子センサ部63と感磁素子センサ部64の出力が電気角で360°の間隔で配置され、感磁素子センサ部61と感磁素子センサ部63が機械角で180°プラス電気角で180°の間隔で配置されている(図24参照)。 In the encoder 1 represented by FIGS. 9 and 10, the outputs of the magnetic sensor unit 61 and the magnetic sensor unit 62, and the outputs of the magnetic sensor unit 63 and the magnetic element sensor unit 64 are electric angles. The magnetic sensor unit 61 and the magnetic sensor unit 63 were arranged at an interval of 180 ° in terms of mechanical angle (see FIG. 9). On the other hand, in the encoder 1 shown in FIGS. 24 and 25, the outputs of the magnetic sensor unit 61 and the magnetic sensor unit 62, and the outputs of the magnetic sensor unit 63 and the magnetic element sensor unit 64 are electric. The magnetic sensor unit 61 and the magnetic sensor unit 63 are arranged at an interval of 360 ° at an angle, and at an interval of 180 ° at a mechanical angle plus 180 ° at an electric angle (see FIG. 24).

上記のように、図9および図10などで表されるエンコーダ1では、感磁素子センサ部61と感磁素子センサ部62、並びに、感磁素子センサ部63と感磁素子センサ部64は、第1回転磁石30の位相を基準として磁気周期で1/2周期分ずれて配置されている。そして、感磁素子センサ部61と感磁素子センサ部63は、第1回転磁石30の位相を基準として位相がずれることなく配置されている。一方、図24および図25で表されるエンコーダ1は、感磁素子センサ部61と感磁素子センサ部62、並びに、感磁素子センサ部63と感磁素子センサ部64は、第1回転磁石30の位相を基準として位相がずれることなく配置されている。そして、感磁素子センサ部61と感磁素子センサ部63は、第1回転磁石30の位相を基準として磁気周期で1/2周期分ずれて配置されている。 As described above, in the encoder 1 represented by FIGS. 9 and 10, the magnetic sensor unit 61 and the magnetic sensor unit 62, and the magnetic element sensor unit 63 and the magnetic element sensor unit 64 are They are arranged so as to be offset by 1/2 cycle in the magnetic cycle with respect to the phase of the first rotating magnet 30. The magnetic sensor unit 61 and the magnetic element sensor unit 63 are arranged without being out of phase with respect to the phase of the first rotating magnet 30. On the other hand, in the encoder 1 shown in FIGS. 24 and 25, the magnetic sensor unit 61 and the magnetic sensor unit 62, and the magnetic sensor unit 63 and the magnetic element sensor unit 64 are the first rotating magnets. They are arranged without being out of phase with respect to the phase of 30. The magnetic element sensor unit 61 and the magnetic element sensor unit 63 are arranged so as to be offset by 1/2 cycle in the magnetic cycle with respect to the phase of the first rotating magnet 30.

そこで、図24および図25で表されるエンコーダ1の配線は、図25で表されるような配線となっている。具体的には、感磁素子センサ部61の出力線201に対して、感磁素子センサ部62の出力線202を、プラス同士およびマイナス同士で接続している。そして、感磁素子センサ部63の出力線203に対して、感磁素子センサ部64の出力線204を、プラス同士およびマイナス同士で接続している。そして、さらに、出力線202が接続された出力線201に対して、出力線204が接続された出力線203を、プラスとマイナスを逆にして接続している。 Therefore, the wiring of the encoder 1 shown in FIGS. 24 and 25 is as shown in FIG. 25. Specifically, the output line 202 of the magnetic sensor unit 62 is connected to the output line 201 of the magnetic sensor unit 61 with pluses and minuses. Then, the output line 204 of the magnetic sensory element sensor unit 64 is connected to the output line 203 of the magnetic sensory element sensor unit 63 with pluses and minuses. Further, the output line 203 to which the output line 204 is connected is connected to the output line 201 to which the output line 202 is connected by reversing the plus and minus.

また、図9および図10などで表されるエンコーダ1、並びに、図24および図25で表されるエンコーダ1では、感磁素子センサ部61と感磁素子センサ部63、並びに、感磁素子センサ部62と感磁素子センサ部64が機械角で180°あるいは略180°の間隔で配置されているが、このような構成に限定されない。例えば、感磁素子センサ部61および62のそれぞれに対して周方向における両側に機械角で略120°の間隔をおいて感磁素子センサ部を配置(すなわち、等間隔あるいは略等間隔に3つずつの感磁素子センサ部を配置)してもよい。同様に、4つ以上の感磁素子センサ部を等間隔あるいは略等間隔に配置してもよい。ただし、感磁素子センサ部同士の出力が電気角で180°の整数倍の位相差を有する位置であることが好ましい。このような構成であれば、各々の感磁素子センサ部の検出結果を組み合わせることで、効果的に磁束変動の影響をキャンセルできるためである。 Further, in the encoder 1 represented by FIGS. 9 and 10 and the encoder 1 represented by FIGS. 24 and 25, the magnetic sensor unit 61, the magnetic element sensor unit 63, and the magnetic sensor The unit 62 and the magnetic sensor unit 64 are arranged at intervals of 180 ° or approximately 180 ° in terms of mechanical angle, but the configuration is not limited to this. For example, the magnetic sensor units are arranged on both sides in the circumferential direction with a mechanical angle of approximately 120 ° with respect to each of the magnetic element sensor units 61 and 62 (that is, three at equal intervals or substantially equal intervals). (Place each magnetic sensor sensor unit). Similarly, four or more magnetic sensing element sensor units may be arranged at equal intervals or substantially equal intervals. However, it is preferable that the outputs of the magnetic sensor units have a phase difference of an integral multiple of 180 ° in terms of electrical angle. This is because, in such a configuration, the influence of the magnetic flux fluctuation can be effectively canceled by combining the detection results of the respective magnetizing element sensor units.

感磁素子センサ部61と感磁素子センサ部63、並びに、感磁素子センサ部62と感磁素子センサ部64のように、等間隔あるいは略等間隔に配置された感磁素子センサ部を等間隔感磁素子センサ部と表現できる。そして、等間隔感磁素子センサ部は、所定の誤差範囲を許容して等間隔に配置されると表現できる。ここで、該所定の誤差範囲は、等間隔となる位置から磁気周期で1周期以内の範囲であって、等間隔感磁素子センサ部のうちの第1等間隔感磁素子センサ部としての感磁素子センサ部61と等間隔感磁素子センサ部のうちの第2等間隔感磁素子センサ部としての感磁素子センサ部63とが、電気角で180°の整数倍の位相差を有する位置関係を満たすことが可能な範囲であるとする。 Magnetic element sensor units 61 and magnetic element sensor units 63, and magnetic element sensor units arranged at equal intervals or substantially equal intervals, such as the magnetic sensor unit 62 and the magnetic element sensor unit 64, etc. It can be expressed as an interval magnetic element sensor unit. Further, it can be expressed that the equally spaced magnetic element sensor units are arranged at equal intervals while allowing a predetermined error range. Here, the predetermined error range is within one cycle in the magnetic cycle from the position at equal intervals, and the feeling as the first equidistant magnetic element sensor unit among the equidistant magnetic element sensor units. Positions where the magnetic element sensor unit 61 and the magnetic element sensor unit 63 as the second equidistant magnetic element sensor unit of the equidistant magnetic element sensor units have a phase difference of an integral multiple of 180 ° in electrical angle. It is assumed that the relationship can be satisfied.

ここで、図26は、図9および図10などで表されるエンコーダ1における回転磁石に対する感磁素子センサ部(等間隔感磁素子センサ部)の配置を説明するための概略平面図である。そして、図26は、等間隔感磁素子センサ部である感磁素子センサ部61と感磁素子センサ部63、並びに、感磁素子センサ部62と感磁素子センサ部64が、機械角で180°の間隔(等間隔)を置いて配置された例を表している。 Here, FIG. 26 is a schematic plan view for explaining the arrangement of the magnetic sensor unit (equally spaced magnetic element sensor unit) with respect to the rotating magnet in the encoder 1 represented by FIGS. 9 and 10. In FIG. 26, the magnetic sensor unit 61 and the magnetic element sensor unit 63, which are equidistant magnetic element sensor units, and the magnetic element sensor unit 62 and the magnetic element sensor unit 64 have a mechanical angle of 180. It shows an example in which they are arranged at intervals of ° (equally spaced).

図27は、上記とは別のエンコーダ1における回転磁石に対する感磁素子センサ部(等間隔感磁素子センサ部)の配置を説明するための概略平面図である。そして、図27は、等間隔感磁素子センサ部である感磁素子センサ部61と感磁素子センサ部161と感磁素子センサ部63と感磁素子センサ部163、並びに、感磁素子センサ部62と感磁素子センサ部162と感磁素子センサ部62と感磁素子センサ部164が、機械角で90°の間隔(等間隔)を置いて配置された例を表している。 FIG. 27 is a schematic plan view for explaining the arrangement of the magnetic sensor unit (equally spaced magnetic element sensor unit) with respect to the rotating magnet in the encoder 1 different from the above. In FIG. 27, the magnetic sensor unit 61, the magnetic element sensor unit 161 and the magnetic element sensor unit 63, the magnetic element sensor unit 163, and the magnetic element sensor unit, which are equidistant magnetic sensor units, are shown. An example is shown in which 62, the magnetic sensor unit 162, the magnetic element sensor unit 62, and the magnetic element sensor unit 164 are arranged at intervals (equal intervals) of 90 ° at the mechanical angle.

図28は、上記とはさらに別のエンコーダ1における回転磁石に対する感磁素子センサ部(等間隔感磁素子センサ部)の配置を説明するための概略平面図である。そして、図28は、等間隔感磁素子センサ部である感磁素子センサ部61と感磁素子センサ部261と感磁素子センサ部263、並びに、感磁素子センサ部62と感磁素子センサ部262と感磁素子センサ部264が、機械角で略120°の間隔(略等間隔:所定の誤差範囲を許容する等間隔)を置いて配置された例を表している。 FIG. 28 is a schematic plan view for explaining the arrangement of the magnetic sensor unit (equally spaced magnetic element sensor unit) with respect to the rotating magnet in the encoder 1, which is different from the above. FIG. 28 shows a magnetic sensor unit 61, a magnetic element sensor unit 261 and a magnetic element sensor unit 263, which are equidistant magnetic sensor units, and a magnetic sensor unit 62 and a magnetic element sensor unit. An example is shown in which the 262 and the magnetic sensor sensor unit 264 are arranged at intervals of approximately 120 ° in mechanical angle (approximately equal intervals: equal intervals that allow a predetermined error range).

また、感磁素子センサ部60の配置のほか、感磁素子センサ部40や感磁素子センサ部50を別の構成とすることもできる。すなわち、図4で表されるエンコーダ1は、第2回転磁石20の中心と対向する位置に磁気抵抗素子である感磁素子センサ部40と、第2回転磁石20と対向する位置にホール素子である感磁素子センサ部51と、第2回転磁石20と対向する位置であって感磁素子センサ部51に対して周方向において機械角で90°ずれた位置にホール素子である感磁素子センサ部52と、を備えているが、第2回転磁石20の大まかな絶対位置を検出できるのであれば、感磁素子センサ部40や感磁素子センサ部50を別の構成とすることができる。 Further, in addition to the arrangement of the magnetic sensor unit 60, the magnetic element sensor unit 40 and the magnetic element sensor unit 50 may have different configurations. That is, the encoder 1 shown in FIG. 4 has a magnetic resistance element sensor unit 40 which is a magnetic resistance element at a position facing the center of the second rotating magnet 20, and a Hall element at a position facing the second rotating magnet 20. A magnetic element sensor that is a Hall element at a position facing a certain magnetic element sensor unit 51 and a second rotating magnet 20 and at a position deviated by 90 ° from the mechanical angle in the circumferential direction. Although the unit 52 is provided, the magnetic element sensor unit 40 and the magnetic element sensor unit 50 can be configured differently if the approximate absolute position of the second rotating magnet 20 can be detected.

例えば、図4で表されるエンコーダ1において感磁素子センサ部40を省略した構成、すなわち、第2回転磁石20と対向する位置にホール素子である感磁素子センサ部51と、第2回転磁石20と対向する位置であって感磁素子センサ部51に対して周方向において機械角で90°ずれた位置にホール素子である感磁素子センサ部52と、を備えている構成とすることができる。このような構成であっても、ホール素子である感磁素子センサ部51および52は、何れもN極からS極への磁場の方向を検出できるので、第2回転磁石20の大まかな絶対位置を検出できる。 For example, in the encoder 1 shown in FIG. 4, the magnetic sensor unit 40 is omitted, that is, the magnetic sensor unit 51, which is a Hall element at a position facing the second rotating magnet 20, and the second rotating magnet. The configuration is such that the magnetic sensor unit 52, which is a Hall element, is provided at a position facing the 20 and at a position deviated by 90 ° from the mechanical angle in the circumferential direction with respect to the magnetic sensor unit 51. can. Even with such a configuration, since the magnetic field element sensor units 51 and 52, which are Hall elements, can detect the direction of the magnetic field from the N pole to the S pole, the rough absolute position of the second rotating magnet 20 is obtained. Can be detected.

また、例えば、図4で表されるエンコーダ1において感磁素子センサ部40を省略し、感磁素子センサ部51に対して周方向において機械角で180°ずれた位置にホール素子である感磁素子センサ部を設け、さらに、感磁素子センサ部52に対して周方向において機械角で180°ずれた位置にホール素子である感磁素子センサ部を設ける構成とすることができる。このような構成であっても、ホール素子である感磁素子センサ部は、4つとも、N極からS極への磁場の方向を検出できるので、第2回転磁石20の大まかな絶対位置を検出できる。 Further, for example, in the encoder 1 shown in FIG. 4, the magnetic sensing element sensor unit 40 is omitted, and the Hall element is a Hall element at a position deviated by 180 ° by the mechanical angle in the circumferential direction with respect to the magnetic sensing element sensor unit 51. The element sensor unit may be provided, and the magnetic sensor unit, which is a Hall element, may be provided at a position deviated by 180 ° from the mechanical angle in the circumferential direction with respect to the magnetic sensor unit 52. Even with such a configuration, the magnetic sensor unit, which is a Hall element, can detect the direction of the magnetic field from the N pole to the S pole, so that the approximate absolute position of the second rotating magnet 20 can be determined. Can be detected.

ここで、本発明を適用可能なエンコーダ1についてまとめると、本発明を適用可能なエンコーダ1は、周方向にN極とS極とが複数交互に着磁された回転磁石である第1回転磁石30と、第1回転磁石30の位置を検出する第1感磁素子70と、第1感磁素子70の出力に対して電気角で90°の位相差を有する位置に配置され第1回転磁石30の位置を検出する第2感磁素子79と、を有する複数の感磁素子センサ部60と、を備えている。
そして、図4および図8で表されるように、感磁素子センサ部60として、第1回転磁石30に対して所定の誤差範囲を許容して等間隔に配置される等間隔感磁素子センサ部(例えば、感磁素子センサ部61)を有する。
ここで、所定の誤差範囲は、等間隔となる位置から磁気周期で1周期以内の範囲であって、等間隔感磁素子センサ部のうちの第1等間隔感磁素子センサ部(例えば、感磁素子センサ部61)の第1感磁素子70(例えば感磁素子71)の出力と等間隔感磁素子センサ部のうちの第2等間隔感磁素子センサ部(例えば、感磁素子センサ部63)の第1感磁素子70(例えば感磁素子75)の出力、並びに、第1等間隔感磁素子センサ部(例えば、感磁素子センサ部61)の第2感磁素子79(例えば感磁素子72)の出力と等間隔第2感磁素子センサ部(例えば、感磁素子センサ部63)の第2感磁素子79(例えば感磁素子76)の出力が、電気角で180°の偶数倍(すなわち1位相分である360°の整数倍)の位相差を有する位置関係を満たすことが可能な範囲である。
また、図10で表されるように、第1等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子(例えば感磁素子センサ部61のプラス出力端子HE1PおよびHE2P)と第2等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子(例えば感磁素子センサ部63のプラス出力端子HE1PおよびHE2P)とが接続され、第1等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子(例えば感磁素子センサ部61のマイナス出力端子HE1NおよびHE2N)と第2等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子(例えば感磁素子センサ部63のマイナス出力端子HE1NおよびHE2N)とが接続されている。
Here, to summarize the encoder 1 to which the present invention can be applied, the encoder 1 to which the present invention can be applied is a first rotating magnet which is a rotating magnet in which a plurality of N poles and S poles are magnetized alternately in the circumferential direction. 30 It includes a second magnetic sensing element 79 for detecting the position of 30, and a plurality of magnetic sensing element sensor units 60 having the second magnetic sensing element 79.
Then, as shown in FIGS. 4 and 8, the magnetic sensor unit 60 is an equidistant magnetic element sensor that is arranged at equal intervals while allowing a predetermined error range with respect to the first rotating magnet 30. It has a unit (for example, a magnetic sensing element sensor unit 61).
Here, the predetermined error range is within one cycle of the magnetic cycle from the position where the intervals are equal, and is the first equidistant magnetic element sensor unit among the equidistant magnetic element sensor units (for example, feeling). The output of the first magnetic element 70 (for example, the magnetic element 71) of the magnetic element sensor unit 61) and the second equidistant magnetic element sensor unit (for example, the magnetic element sensor unit) among the magnetic element sensor units. The output of the first magnetic sensing element 70 (for example, the magnetic sensing element 75) of 63) and the second magnetic sensing element 79 (for example, feeling) of the first equidistant magnetic sensing element sensor unit (for example, the magnetic sensing element sensor unit 61). The output of the second magnetic element 79 (for example, the magnetic element 76) of the second magnetic element sensor unit (for example, the magnetic element sensor unit 63) at equal intervals to the output of the magnetic element 72) has an electric angle of 180 °. It is a range capable of satisfying a positional relationship having a phase difference of an even multiple (that is, an integral multiple of 360 °, which is one phase).
Further, as shown in FIG. 10, the positive output terminals of the first equidistant magnetic element sensor unit (for example, the positive output terminals HE1P and HE2P of the magnetic sensor unit 61) and the second equidistant magnetic element sensor unit. Is connected to the positive output terminal (for example, the positive output terminals HE1P and HE2P of the magnetic sensor unit 63), and the negative output terminal of the first equidistant magnetic element sensor unit (for example, the negative output terminal of the magnetic sensor unit 61). HE1N and HE2N) and the negative output terminals of the second equidistant magnetic sensor unit (for example, the negative output terminals HE1N and HE2N of the magnetic sensor unit 63) are connected.

電気角で90°の位相差で検出可能な位置に感磁素子を設けた感磁素子センサ部60を複数有することで、高精度なエンコーダとすることができる。また、等間隔となる位置から磁気周期で1周期以内の範囲であって、第1等間隔感磁素子センサ部同士の出力および第2等間隔感磁素子センサ部同士の出力を電気角で180°の偶数倍の位相差を有する位置関係を満たすことが可能な範囲に配置し、且つ、第1等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子HE1PおよびHE2Pと第2等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子HE1PおよびHE2Pとを接続し第1等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子HE1NおよびHE2Nと第2等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子HE1NおよびHE2Nとを接続する。すなわち、位相のずれが無い位置(磁気周期で1周期分位相がずれた位置)であって機械的に離れた位置に配置される第1等間隔感磁素子センサ部および第2等間隔感磁素子センサ部の出力を平均化することで、磁束変動の影響を抑制することができる。 By having a plurality of magnetic element sensor units 60 provided with magnetic elements at positions that can be detected with a phase difference of 90 ° in electrical angle, a highly accurate encoder can be obtained. Further, the output of the first equidistant magnetic sensor units and the output of the second equidistant magnetic element sensors are 180 in electric angle within the range of one period from the equidistant position to the magnetic cycle. Arranged within a range that can satisfy the positional relationship having a phase difference of even multiples of °, and the positive output terminals HE1P and HE2P of the first equidistant magnetic element sensor unit and the second equidistant magnetic element sensor unit. The positive output terminals HE1P and HE2P of the above are connected, and the negative output terminals HE1N and HE2N of the first equidistant magnetic element sensor unit are connected to the negative output terminals HE1N and HE2N of the second equidistant magnetic element sensor unit. That is, the first equidistant magnetic element sensor unit and the second equidistant magnetic field are arranged at positions where there is no phase shift (position where the phase is shifted by one cycle in the magnetic cycle) and mechanically separated. By averaging the output of the element sensor unit, the influence of magnetic flux fluctuation can be suppressed.

なお、上記説明においては、感磁素子センサ部61を第1等間隔感磁素子センサ部とし、感磁素子センサ部63を第2等間隔感磁素子センサ部とする例で説明したが、感磁素子センサ部63を第1等間隔感磁素子センサ部と考え、感磁素子センサ部61を第2等間隔感磁素子センサ部と考えることもできる。同様に、感磁素子センサ部62を第1等間隔感磁素子センサ部と考え、感磁素子センサ部64を第2等間隔感磁素子センサ部と考えること、並びに、感磁素子センサ部64を第1等間隔感磁素子センサ部と考え、感磁素子センサ部62を第2等間隔感磁素子センサ部と考えることもできる。 In the above description, the magnetic sensor unit 61 is used as the first equidistant magnetic element sensor unit, and the magnetic sensor unit 63 is used as the second equidistant magnetic element sensor unit. The magnetic element sensor unit 63 can be considered as a first equidistant magnetic element sensor unit, and the magnetic element sensor unit 61 can be considered as a second equidistant magnetic element sensor unit. Similarly, the magnetic sensor unit 62 is considered as the first equidistant magnetic element sensor unit, the magnetic sensor unit 64 is considered as the second equidistant magnetic element sensor unit, and the magnetic element sensor unit 64. Can be considered as a first equidistant magnetic sensor unit, and the magnetic sensor unit 62 can be considered as a second equidistant magnetic element sensor unit.

また、図24で表されるように、所定の誤差範囲は、等間隔となる位置から磁気周期で1周期以内の範囲であって、等間隔感磁素子センサ部のうちの第1等間隔感磁素子センサ部(例えば、感磁素子センサ部61)の第1感磁素子70(例えば感磁素子71)の出力と等間隔感磁素子センサ部のうちの第2等間隔感磁素子センサ部(例えば、感磁素子センサ部63)の第1感磁素子70(例えば感磁素子75)の出力、並びに、第1等間隔感磁素子センサ部(例えば、感磁素子センサ部61)の第2感磁素子79(例えば感磁素子72)の出力と等間隔第2感磁素子センサ部(例えば、感磁素子センサ部63)の第2感磁素子79(例えば感磁素子76)の出力が、電気角で180°の奇数倍(すなわち磁気周期で1周期分である360°の整数倍-180°)の位相差を有する位置関係を満たすことが可能な範囲である。
そして、図25で表されるように、第1等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子HE1PおよびHE2Pと第2等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子HE1NおよびHE2Nとが接続され、第1等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子HE1NおよびHE2Nと第2等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子HE1PおよびHE2Pとが接続されている。
Further, as shown in FIG. 24, the predetermined error range is within one cycle of the magnetic cycle from the position at which the intervals are equal, and the first equal interval feeling in the equidistant magnetic element sensor unit. The output of the first magnetic element 70 (for example, the magnetic sensor 71) of the magnetic element sensor unit (for example, the magnetic element sensor unit 61) and the second equidistant magnetic element sensor unit of the magnetic element sensor unit (For example, the output of the first magnetic sensory element 70 (for example, the magnetic sensory element 75) of the magnetic sensory element sensor unit 63) and the first equidistant magnetic element sensor unit (for example, the magnetic sensory element sensor unit 61). 2 Output of the magnetic sensory element 79 (for example, the magnetic sensory element 72) and the output of the second magnetic sensory element 79 (for example, the magnetic sensory element 76) of the second magnetic sensory element sensor unit (for example, the magnetic sensory element sensor unit 63) at equal intervals. However, it is a range capable of satisfying a positional relationship having a phase difference of an odd multiple of 180 ° in the electric angle (that is, an integral multiple of 360 °, which is one cycle in the magnetic cycle −180 °).
Then, as shown in FIG. 25, the positive output terminals HE1P and HE2P of the first equidistant magnetic element sensor unit and the negative output terminals HE1N and HE2N of the second equidistant magnetic element sensor unit are connected to each other. The negative output terminals HE1N and HE2N of the 1 equidistant magnetic element sensor unit and the positive output terminals HE1P and HE2P of the 2nd equidistant magnetic element sensor unit are connected.

電気角で90°の位相差で検出可能な位置に感磁素子を設けた感磁素子センサ部60を複数有することで、高精度なエンコーダとすることができる。また、等間隔となる位置から磁気周期で1周期以内の範囲であって、第1等間隔感磁素子センサ部同士の出力および第2等間隔感磁素子センサ部同士の出力を電気角で180°の奇数倍の位相差を有する位置関係を満たすことが可能な範囲に配置し、且つ、第1等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子HE1PおよびHE2Pと第2等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子HE1NおよびHE2Nとを接続し第1等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子HE1PおよびHE2Pと第2等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子HE1NおよびHE2Nとを接続する。すなわち、磁気周期で1/2周期分位相がずれた位置であって機械的に離れた位置に配置される第1等間隔感磁素子センサ部および第2等間隔感磁素子センサ部の出力の一方を反転させて平均化することで、磁束変動の影響を抑制することができる。 By having a plurality of magnetic element sensor units 60 provided with magnetic elements at positions that can be detected with a phase difference of 90 ° in electrical angle, a highly accurate encoder can be obtained. Further, the output of the first equidistant magnetic sensor units and the output of the second equidistant magnetic element sensors are 180 in electric angle within the range of one period from the equidistant position to the magnetic cycle. Arranged in a range that can satisfy the positional relationship having a phase difference of an odd multiple of °, and the positive output terminals HE1P and HE2P of the first equidistant magnetic element sensor unit and the second equidistant magnetic element sensor unit. The negative output terminals HE1N and HE2N of the above are connected, and the positive output terminals HE1P and HE2P of the first equidistant magnetic element sensor unit are connected to the negative output terminals HE1N and HE2N of the second equidistant magnetic element sensor unit. That is, the outputs of the first equidistant magnetic element sensor unit and the second equidistant magnetic element sensor unit that are mechanically separated from each other by 1/2 cycle in the magnetic period. By inverting one side and averaging it, the influence of magnetic flux fluctuation can be suppressed.

また、図8及び図9などで表されるように、本発明を適用可能なエンコーダ1において、感磁素子センサ部60は、第1感磁素子70および第2感磁素子79を1つのパッケージ内に有している。このため、高い精度で第1感磁素子70と第2感磁素子79とを位置決めでき、特に高精度なエンコーダ1とすることができる。 Further, as shown in FIGS. 8 and 9, in the encoder 1 to which the present invention can be applied, the magnetic sensor unit 60 includes the first magnetic sensor 70 and the second magnetic element 79 in one package. Have in. Therefore, the first magnetic sensing element 70 and the second magnetic sensing element 79 can be positioned with high accuracy, and the encoder 1 with particularly high accuracy can be obtained.

また、上記のように、本発明を適用可能なエンコーダ1において、第1感磁素子70および第2感磁素子79は、ホール素子であり、単独で磁界の方向(N極とS極の判別)を検出できるので、安価にエンコーダ1を形成することができる。
しかしながら、上記のように、第1感磁素子70および第2感磁素子79を、磁気抵抗素子としてもよい。そうすることで、対向する磁石の回転磁界を検出する為、着磁バラツキや回転部の振れにより磁束強度が変動しても安定して回転位置を検出することができる。
Further, as described above, in the encoder 1 to which the present invention can be applied, the first magnetic sensing element 70 and the second magnetic sensing element 79 are Hall elements, and the direction of the magnetic field (distinguishing between the N pole and the S pole) is independent. ) Can be detected, so that the encoder 1 can be formed at low cost.
However, as described above, the first magnetic sensing element 70 and the second magnetic sensing element 79 may be used as a magnetoresistive element. By doing so, since the rotating magnetic field of the opposing magnets is detected, the rotational position can be stably detected even if the magnetic flux intensity fluctuates due to magnetism variation or vibration of the rotating portion.

また、本発明を適用可能なエンコーダ1は、例えば、感磁素子センサ部61と感磁素子センサ部63からなる組と、感磁素子センサ部62と感磁素子センサ部64からなる組と、のように、2つの等間隔感磁素子センサ部を、2組以上備えていてもよい。2つの等間隔感磁素子センサ部を2組以上備えることで、特に高精度なエンコーダとすることができる。 Further, the encoder 1 to which the present invention can be applied includes, for example, a set consisting of a magnetic sensor unit 61 and a magnetic element sensor unit 63, and a set consisting of a magnetic element sensor unit 62 and a magnetic element sensor unit 64. As described above, two or more sets of two equidistant magnetic element sensor units may be provided. By providing two or more sets of two equally spaced magnetic sensor units, a particularly high-precision encoder can be obtained.

また、図4などで表されるように、本発明を適用可能なエンコーダ1は、周方向にN極とS極とが複数交互に着磁された第1回転磁石30と、第1回転磁石30の位置を検出する第1回転磁石用感磁素子としての感磁素子センサ部60と、第1回転磁石30と共に回転可能であって周方向にN極とS極とが着磁された第2回転磁石20と、第2回転磁石20の位置を検出する第2回転磁石用感磁素子である感磁素子センサ部40及び50と、を備えている。このため、第2回転磁石20と感磁素子センサ部40及び50とにより、第1回転磁石30(回転体2)の回転量だけでなく絶対位置(角度位置)を検出できる。
なお、上記エンコーダ1においては、周方向にN極とS極とが1極ずつ着磁された第2回転磁石20を備える構成であったが、回転体2の絶対位置(角度位置)を検出できる構成であれば、第2回転磁石20は周方向にN極とS極とが1極ずつ着磁される構成に限定されない。
Further, as shown in FIG. 4 and the like, the encoder 1 to which the present invention can be applied includes a first rotating magnet 30 in which a plurality of N poles and S poles are magnetized alternately in the circumferential direction, and a first rotating magnet. A magnetic element sensor unit 60 as a magnetizing element for a first rotating magnet that detects the position of 30, and a second magnet that is rotatable together with the first rotating magnet 30 and has north and south poles magnetized in the circumferential direction. The two-rotating magnet 20 and the magnetic-sensitive element sensor units 40 and 50, which are magnetic-sensitive elements for the second rotating magnet, for detecting the position of the second rotating magnet 20 are provided. Therefore, the second rotating magnet 20 and the magnetic sensing element sensor units 40 and 50 can detect not only the amount of rotation of the first rotating magnet 30 (rotating body 2) but also the absolute position (angle position).
The encoder 1 is provided with a second rotating magnet 20 in which an N pole and an S pole are magnetized one by one in the circumferential direction, but the absolute position (angle position) of the rotating body 2 is detected. As long as it can be configured, the second rotating magnet 20 is not limited to the configuration in which the north pole and the south pole are magnetized one by one in the circumferential direction.

また、図8および図9などで表されるように、本発明を適用可能なエンコーダ1は、感磁素子センサ部60として、等間隔感磁素子センサ部(たとえば感磁素子センサ部61と感磁素子センサ部63)に加えて、等間隔感磁素子センサ部の少なくとも1つ(たとえば感磁素子センサ部61)に対して機械角で30°以下に配置される近接感磁素子センサ部(たとえば感磁素子センサ部62)が設けられている。
このように、等間隔感磁素子センサ部と近接する位置に近接感磁素子センサ部を有することで、等間隔感磁素子センサ部の出力と近接感磁素子センサ部の出力とを利用(例えば平均化)することで、外部磁束の影響を抑制することができる。例えば、エンコーダ1の外部で大電流が流れる給電線が近接する場合、発生する磁界に対して、第1感磁素子センサ部61と第2感磁素子センサ部62を同じレベルで磁束をキャンセルさせる為に、機械角で30°以下に配置して外部磁束の影響を抑制することができる。
Further, as shown in FIGS. 8 and 9, the encoder 1 to which the present invention can be applied is the magnetic sensor unit 60, which is a sensor unit with equal intervals (for example, a magnetic element sensor unit 61). In addition to the magnetic element sensor unit 63), the proximity magnetic element sensor unit (for example, the proximity magnetic element sensor unit) arranged at a mechanical angle of 30 ° or less with respect to at least one of the equidistant magnetic element sensor units (for example, the magnetic element sensor unit 61). For example, a magnetic sensing element sensor unit 62) is provided.
In this way, by having the proximity magnetic flux element sensor unit at a position close to the equidistant magnetic flux element sensor unit, the output of the equidistant magnetic flux element sensor unit and the output of the proximity magnetic flux element sensor unit can be used (for example). By averaging), the influence of external magnetic flux can be suppressed. For example, when a feeder line through which a large current flows is close to the outside of the encoder 1, the first magnetic element sensor unit 61 and the second magnetic element sensor unit 62 cancel the magnetic flux at the same level with respect to the generated magnetic field. Therefore, the influence of the external magnetic flux can be suppressed by arranging the machine angle at 30 ° or less.

なお、上記説明においては、感磁素子センサ部61および感磁素子センサ部63を等間隔感磁素子センサ部とし、感磁素子センサ部62を感磁素子センサ部61に対する近接感磁素子センサ部として説明したが、感磁素子センサ部61および感磁素子センサ部63を等間隔感磁素子センサ部と考え、感磁素子センサ部64を感磁素子センサ部63に対する近接感磁素子センサ部と考えることもできる。同様に、感磁素子センサ部62および感磁素子センサ部64を等間隔感磁素子センサ部と考え、感磁素子センサ部61を感磁素子センサ部62に対する近接感磁素子センサ部と考えること、並びに、感磁素子センサ部62および感磁素子センサ部64を等間隔感磁素子センサ部と考え、感磁素子センサ部63を感磁素子センサ部64に対する近接感磁素子センサ部と考えることもできる。さらには、さらに別の感磁素子センサ部を設けていてもよい。 In the above description, the magnetic sensor unit 61 and the magnetic sensor unit 63 are equal-spaced magnetic sensor units, and the magnetic sensor unit 62 is a close magnetic element sensor unit with respect to the magnetic element sensor unit 61. However, the magnetic sensor unit 61 and the magnetic sensor unit 63 are considered to be equidistant magnetic element sensor units, and the magnetic sensor unit 64 is regarded as a proximity magnetic element sensor unit with respect to the magnetic element sensor unit 63. You can also think about it. Similarly, the magnetic sensor unit 62 and the magnetic element sensor unit 64 are considered as equidistant magnetic element sensor units, and the magnetic sensor unit 61 is considered as a proximity magnetic element sensor unit with respect to the magnetic element sensor unit 62. In addition, the magnetic sensor unit 62 and the magnetic element sensor unit 64 are considered to be equidistant magnetic element sensor units, and the magnetic sensor unit 63 is considered to be a close magnetic element sensor unit with respect to the magnetic element sensor unit 64. You can also. Further, another magnetic sensing element sensor unit may be provided.

しかしながら、感磁素子センサ部60は、所定の誤差範囲を許容する機械角で180°の配置で、2つの等間隔感磁素子センサ部で構成されていてもよい。例えば、等間隔第1感磁素子センサ部としての感磁素子センサ部61および等間隔第2感磁素子センサ部としての感磁素子センサ部63の2つで等間隔感磁素子センサ部(感磁素子センサ60)を構成することで、安価にエンコーダを形成することが可能となる。また、2つの等間隔感磁素子センサ部を所定の誤差範囲を許容する機械角で180°の配置とすることで、効果的に磁束変動の影響を抑制することができる。 However, the magnetic sensor unit 60 may be composed of two equidistant magnetic element sensor units at an arrangement of 180 ° with a mechanical angle that allows a predetermined error range. For example, the magnetic sensor unit 61 as the first magnetic sensor unit at equal intervals and the magnetic element sensor unit 63 as the second magnetic sensor sensor unit at equal intervals are the two sensors of the magnetic element sensor at equal intervals (sensitivity). By configuring the magnetic element sensor 60), it is possible to form an encoder at low cost. Further, by arranging the two equidistant magnetoreceptive element sensor units at a mechanical angle of 180 ° with a mechanical angle that allows a predetermined error range, the influence of magnetic flux fluctuation can be effectively suppressed.

本発明は、上述の実施例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。
また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be realized with various configurations within a range not deviating from the gist thereof. For example, the technical features in the examples corresponding to the technical features in each form described in the column of the outline of the invention are for solving a part or all of the above-mentioned problems, or one of the above-mentioned effects. It is possible to replace or combine as appropriate to achieve the part or all.
Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be appropriately deleted.

1…エンコーダ(ロータリエンコーダ)、2…回転体、10…固定体、
11…支持部材、12…ベース体、13…センサ支持板、15…センサ基板、
16…端子、17…コネクタ、20…第2回転磁石、21…着磁面、
30…第1回転磁石、31…着磁面、
40…感磁素子センサ部(第2回転磁石用感磁素子)、41…磁気抵抗パターン、
42…磁気抵抗パターン、43…磁気抵抗パターン、44…磁気抵抗パターン、
50…感磁素子センサ部(第2回転磁石用感磁素子)、51…感磁素子センサ部、
52…感磁素子センサ部、60…感磁素子センサ部(第1回転磁石用感磁素子)、
61…感磁素子センサ部(第1感磁素子センサ部)、
62…感磁素子センサ部(第2感磁素子センサ部)、
63…感磁素子センサ部(第3感磁素子センサ部)、
64…感磁素子センサ部(第4感磁素子センサ部)、70…第1感磁素子、
71…感磁素子、72…感磁素子、73…感磁素子、74…感磁素子、
75…感磁素子、76…感磁素子、77…感磁素子、78…感磁素子、
79…第2感磁素子、90…データ処理部、91…アンプ、92…アンプ、
93…アンプ、121…底板部、122…開口部、123…胴部、124…突起、
125…穴、191…ネジ、192…ネジ、193…ネジ、201…出力線、
202…出力線、203…出力線、204…出力線、GND…接地端子、
HE1N…マイナス出力端子、HE1P…プラス出力端子、
HE2N…マイナス出力端子、HE2P…プラス出力端子、VC…電圧端子
1 ... Encoder (rotary encoder), 2 ... Rotating body, 10 ... Fixed body,
11 ... Support member, 12 ... Base body, 13 ... Sensor support plate, 15 ... Sensor board,
16 ... Terminal, 17 ... Connector, 20 ... Second rotating magnet, 21 ... Magnetized surface,
30 ... 1st rotating magnet, 31 ... Magnetized surface,
40 ... Magnetic element sensor unit (magnetic element for second rotating magnet), 41 ... Magnetic resistance pattern,
42 ... Magnetic resistance pattern, 43 ... Magnetic resistance pattern, 44 ... Magnetic resistance pattern,
50 ... Magnetic element sensor unit (magnetic element for the second rotating magnet), 51 ... Magnetic element sensor unit,
52 ... Magnetic element sensor unit, 60 ... Magnetic element sensor unit (magnetic element for first rotating magnet),
61 ... Magnetic element sensor unit (first magnetic element sensor unit),
62 ... Magnetic element sensor unit (second magnetic sensor unit),
63 ... Magnetic element sensor unit (third magnetic element sensor unit),
64 ... Magnetic element sensor unit (4th magnetic sensitive element sensor unit), 70 ... 1st magnetic sensitive element,
71 ... Magnetic element, 72 ... Magnetic element, 73 ... Magnetic element, 74 ... Magnetic element,
75 ... Magnetic element, 76 ... Magnetic element, 77 ... Magnetic element, 78 ... Magnetic element,
79 ... 2nd magnetic sensory element, 90 ... data processing unit, 91 ... amplifier, 92 ... amplifier,
93 ... amplifier, 121 ... bottom plate, 122 ... opening, 123 ... body, 124 ... protrusion,
125 ... hole, 191 ... screw, 192 ... screw, 193 ... screw, 201 ... output line,
202 ... output line, 203 ... output line, 204 ... output line, GND ... ground terminal,
HE1N ... Negative output terminal, HE1P ... Positive output terminal,
HE2N ... Negative output terminal, HE2P ... Positive output terminal, VC ... Voltage terminal

Claims (8)

周方向にN極とS極とが複数交互に着磁された回転磁石と、
前記回転磁石の位置を検出する第1感磁素子と、前記第1感磁素子の出力に対して電気角で90°の位相差を有する位置に配置され前記回転磁石の位置を検出する第2感磁素子と、を有する複数の感磁素子センサ部と、
を備え、
前記感磁素子センサ部として、前記回転磁石に対して所定の誤差範囲を許容して前記感磁素子センサ部のうちの第1等間隔感磁素子センサ部と第2等間隔感磁素子センサ部とを前記回転磁石の回転方向において等間隔に配置される等間隔感磁素子センサ部を有し、
前記所定の誤差範囲は、等間隔となる位置から磁気周期で1周期以内の範囲であって、前記第1等間隔感磁素子センサ部の前記第1感磁素子の出力と前記第2等間隔感磁素子センサ部の前記第1感磁素子の出力、並びに、前記第1等間隔感磁素子センサ部の前記第2感磁素子の出力と前記第2等間隔感磁素子センサ部の前記第2感磁素子の出力、電気角で180°の偶数倍の位相差を有する位置関係を満たすことが可能な範囲であり、
前記第1等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子と前記第2等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子とが接続され、前記第1等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子と前記第2等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子とが接続され
前記感磁素子センサ部として、前記等間隔感磁素子センサ部に加えて、前記等間隔感磁素子センサ部の少なくとも1つに対して機械角で30°以下に配置される近接感磁素子センサ部が設けられ、
前記等間隔感磁素子センサ部と前記近接感磁素子センサ部との組を3つ以上有することを特徴とするエンコーダ。
A rotating magnet in which multiple N poles and S poles are magnetized alternately in the circumferential direction,
A second magnetizing element that detects the position of the rotating magnet and a second magnetizing element that is arranged at a position having a phase difference of 90 ° in electrical angle with respect to the output of the first magnetic sensing element and detects the position of the rotating magnet. A plurality of magnetically sensitive element sensor units having a magnetically sensitive element, and
Equipped with
As the magnetic sensor unit, the first equidistant magnetic element sensor unit and the second equidistant magnetic element sensor unit among the magnetic element sensor units allow a predetermined error range for the rotating magnet. Has an equidistant magnetic sensor unit which is arranged at equal intervals in the rotation direction of the rotating magnet .
The predetermined error range is within one cycle in the magnetic cycle from the position at equal intervals, and is the output of the first magnetic sensor of the first equidistant magnetic element sensor unit and the second equidistant interval. The output of the first magnetic element of the magnetic sensor unit, the output of the second magnetic element of the first equidistant magnetic element sensor unit, and the output of the second equidistant magnetic element sensor unit . The output of the two magnetic sensitive elements is within the range in which it is possible to satisfy the positional relationship having a phase difference of even multiples of 180 ° in the electric angle.
The positive output terminal of the first equidistant magnetic element sensor unit and the positive output terminal of the second equidistant magnetic element sensor unit are connected, and the negative output terminal of the first equidistant magnetic element sensor unit and the above. The negative output terminal of the second equidistant magnetic sensor sensor is connected ,
As the magnetic sensor unit, in addition to the equidistant magnetic element sensor unit, a proximity magnetic element sensor arranged at a mechanical angle of 30 ° or less with respect to at least one of the equidistant magnetic element sensor units. A part is provided,
An encoder characterized by having three or more pairs of the equidistant magnetic sensor unit and the close magnetic element sensor unit .
周方向にN極とS極とが複数交互に着磁された回転磁石と、
前記回転磁石の位置を検出する第1感磁素子と、前記第1感磁素子の出力に対して電気角で90°の位相差を有する位置に配置され前記回転磁石の位置を検出する第2感磁素子と、を有する複数の感磁素子センサ部と、
を備え、
前記感磁素子センサ部として、前記回転磁石に対して所定の誤差範囲を許容して前記感磁素子センサ部のうちの第1等間隔感磁素子センサ部と第2等間隔感磁素子センサ部とを前記回転磁石の回転方向において等間隔に配置される等間隔感磁素子センサ部を有し、
前記所定の誤差範囲は、等間隔となる位置から磁気周期で1周期以内の範囲であって、前記第1等間隔感磁素子センサ部の前記第1感磁素子の出力と前記第2等間隔感磁素子センサ部の前記第1感磁素子の出力、並びに、前記第1等間隔感磁素子センサ部の前記第2感磁素子の出力と前記第2等間隔感磁素子センサ部の前記第2感磁素子の出力が、電気角で180°の奇数倍の位相差を有する位置関係を満たすことが可能な範囲であり、
前記第1等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子と前記第2等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子とが接続され、前記第1等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子と前記第2等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子とが接続され
前記感磁素子センサ部として、前記等間隔感磁素子センサ部に加えて、前記等間隔感磁素子センサ部の少なくとも1つに対して機械角で30°以下に配置される近接感磁素子センサ部が設けられ、
前記等間隔感磁素子センサ部と前記近接感磁素子センサ部との組を3つ以上有することを特徴とするエンコーダ。
A rotating magnet in which multiple N poles and S poles are magnetized alternately in the circumferential direction,
A second magnetizing element that detects the position of the rotating magnet and a second magnetizing element that is arranged at a position having a phase difference of 90 ° in electrical angle with respect to the output of the first magnetic sensing element and detects the position of the rotating magnet. A plurality of magnetically sensitive element sensor units having a magnetically sensitive element, and
Equipped with
As the magnetic sensor unit, the first equidistant magnetic element sensor unit and the second equidistant magnetic element sensor unit among the magnetic element sensor units allow a predetermined error range for the rotating magnet. Has an equidistant magnetic sensor unit which is arranged at equal intervals in the rotation direction of the rotating magnet .
The predetermined error range is within one cycle in the magnetic cycle from the position at equal intervals, and is the output of the first magnetic sensor of the first equidistant magnetic element sensor unit and the second equidistant interval. The output of the first magnetic element of the magnetic sensor unit, the output of the second magnetic element of the first equidistant magnetic element sensor unit, and the output of the second equidistant magnetic element sensor unit . The output of the two magnetic sensitive elements is within the range in which the positional relationship having an odd multiple of 180 ° in electrical angle can be satisfied.
The positive output terminal of the first equidistant magnetic element sensor unit and the negative output terminal of the second equidistant magnetic element sensor unit are connected, and the negative output terminal of the first equidistant magnetic element sensor unit and the above. The positive output terminal of the second equidistant magnetic sensor sensor is connected ,
As the magnetic sensor unit, in addition to the equidistant magnetic element sensor unit, a proximity magnetic element sensor arranged at a mechanical angle of 30 ° or less with respect to at least one of the equidistant magnetic element sensor units. A part is provided,
An encoder characterized by having three or more pairs of the equidistant magnetic sensor unit and the close magnetic element sensor unit .
請求項1または2に記載のエンコーダにおいて、
前記感磁素子センサ部は、前記第1感磁素子および前記第2感磁素子を1つのパッケージ内に有していることを特徴とするエンコーダ。
In the encoder according to claim 1 or 2.
The magnetic sensor unit is an encoder having the first magnetic element and the second magnetic element in one package.
請求項1から3のいずれか1項に記載のエンコーダにおいて、
前記第1感磁素子および前記第2感磁素子は、ホール素子であることを特徴とするエンコーダ。
In the encoder according to any one of claims 1 to 3,
An encoder in which the first magnetic sensing element and the second magnetic sensing element are Hall elements.
請求項1から3のいずれか1項に記載のエンコーダにおいて、
前記第1感磁素子および前記第2感磁素子は、磁気抵抗素子であることを特徴とするエンコーダ。
In the encoder according to any one of claims 1 to 3,
An encoder characterized in that the first magnetic sensing element and the second magnetic sensing element are magnetoresistive elements.
請求項1から5のいずれか1に記載のエンコーダにおいて、
前記所定の誤差範囲を許容する機械角で180°の配置で、2つの等間隔感磁素子センサ部を備えることを特徴とするエンコーダ。
In the encoder according to any one of claims 1 to 5,
An encoder characterized by being provided with two equidistant magnetoreceptive element sensor units at an arrangement of 180 ° with a mechanical angle that allows the predetermined error range.
請求項6に記載のエンコーダにおいて、
前記2つの等間隔感磁素子センサ部を2組以上備えることを特徴とするエンコーダ。
In the encoder according to claim 6,
An encoder characterized by including two or more sets of the two equidistant magnetoreceptive element sensor units.
請求項1から7のいずれか1項に記載のエンコーダにおいて、
前記回転磁石は、周方向にN極とS極とが複数交互に着磁された第1回転磁石であって、
前記第1回転磁石と共に回転可能であって周方向にN極とS極とが着磁された第2回転磁石と、前記第2回転磁石の位置を検出する第2回転磁石用感磁素子と、を備えることを特徴とするエンコーダ。
In the encoder according to any one of claims 1 to 7.
The rotating magnet is a first rotating magnet in which a plurality of N poles and S poles are alternately magnetized in the circumferential direction.
A second rotating magnet that can rotate with the first rotating magnet and has N and S poles magnetized in the circumferential direction, and a magnetizing element for the second rotating magnet that detects the position of the second rotating magnet. An encoder characterized by being provided with.
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