JPH067057B2 - Encoder - Google Patents

Encoder

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JPH067057B2
JPH067057B2 JP20050386A JP20050386A JPH067057B2 JP H067057 B2 JPH067057 B2 JP H067057B2 JP 20050386 A JP20050386 A JP 20050386A JP 20050386 A JP20050386 A JP 20050386A JP H067057 B2 JPH067057 B2 JP H067057B2
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JP
Japan
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magnetic
magnetic core
coil
stator
rotor
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JP20050386A
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Japanese (ja)
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JPS6355415A (en
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宏史 奥田
孝 松原
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Shinmaywa Industries Ltd
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Shin Meiva Industry Ltd
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Publication date
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、エンコーダ殊に精度のよい波形出力を得る
ようにしたロータリエンコーダの改良に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of an encoder, in particular, a rotary encoder for obtaining a highly accurate waveform output.

(従来の技術) 自動制御系における位置フィードバック信号の検出に
は、ロータリまたはリニアのエンコーダ、シンクロ、レ
ゾルバなどが使われており、産業用ロボットやNC工作
機などのアーム位置や軸位置などの検出にロータリエン
コーダがよく使われている。
(Prior Art) Rotary or linear encoders, synchros, resolvers, etc. are used to detect position feedback signals in automatic control systems, and detect arm positions and axis positions of industrial robots and NC machine tools. Rotary encoders are often used in.

このようなエンコーダには光学式のもの、磁気式のもの
があり、磁気式のものには歯車式のものやドラム式のも
のがある。しかしながら、光学式のものではスリットを
細かく切ることやそのピッチを細かくすることによって
分解能を上げることができるが、それには限界がある。
また、温度上昇等による固定板と回転板との芯ずれなど
の影響もあり、分解能の向上には限界がある。磁気式の
うち歯車式のものは安価に製作できるが、歯形のできが
悪いと波形が一定しないためピッチ精度が悪く、分解能
にも限度がある。また、磁気式のうちドラム式のもの
は、例えば、第10図のようにドラム21の外周部に、
円周方向に沿って磁極N・Sを交互に配列するように着
磁し、この磁極表面と対向して適宜ギャップGを保って
磁気センサ例えば磁気抵抗素子22(磁気センサ)が配
設されている。そして、ドラム21が回転すると、磁気
抵抗素子22からは、磁極の配列ピッチに応じた周期を
有するパルス列が出力され、このパルス列をカウントす
ることによってドラム21の回転角を表わす検出出力を
得るようになっている。
Such encoders include an optical type and a magnetic type, and a magnetic type includes a gear type and a drum type. However, in the optical type, the resolution can be increased by finely cutting the slit or finely pitching it, but there is a limit to that.
In addition, there is a limit to the improvement of resolution due to the influence of misalignment between the fixed plate and the rotating plate due to temperature rise and the like. The gear type among the magnetic types can be manufactured at low cost, but if the tooth profile is poor, the waveform accuracy is not constant and the pitch accuracy is poor and the resolution is limited. Of the magnetic type, the drum type is, for example, on the outer peripheral portion of the drum 21 as shown in FIG.
A magnetic sensor, for example, a magnetoresistive element 22 (magnetic sensor) is arranged so as to be magnetized so that magnetic poles N and S are alternately arranged along the circumferential direction, and a gap G is appropriately maintained facing the magnetic pole surface. There is. When the drum 21 rotates, the magnetoresistive element 22 outputs a pulse train having a period corresponding to the arrangement pitch of the magnetic poles, and by counting the pulse train, a detection output indicating the rotation angle of the drum 21 is obtained. Has become.

このものでは、分解能を上げるため、磁極N・Sのピッ
チを細かくすることができるが、磁極ピッチの減少に伴
い、ドラム21の半径方向における磁束の有効分布範囲
が小さくなるため、磁気抵抗素子22と磁極NSとのギ
ャップを小さくすることが必要になる。しかしながら、
このギャップを余り小さくすると、ギャップの少しのば
らつきに対しても検出出力のばらつきが生じ、精度が悪
くなるという問題がある。
In this case, the pitch of the magnetic poles N and S can be made fine in order to increase the resolution, but the effective distribution range of the magnetic flux in the radial direction of the drum 21 becomes smaller as the magnetic pole pitch decreases, so the magnetoresistive element 22 It is necessary to reduce the gap between the magnetic pole NS and the magnetic pole NS. However,
If this gap is made too small, there is a problem in that the detection output will fluctuate even if the gap fluctuates even slightly, and the accuracy will deteriorate.

そして、スリット、着磁、歯形の刻設などの細分化によ
る分解能向上に限界があることから、エンコーダで得ら
れる情報を、内挿法によって更に細分化することによっ
て、高分解を必要とする用途に応じるものが、特開昭5
8−85113号、特開昭59−211822号などで
明らかにされている。
Since there is a limit to the improvement of resolution by subdivision such as slitting, magnetization, and engraving of tooth profile, the information obtained by the encoder is further subdivided by the interpolation method, and the application that requires high resolution. Japanese Patent Laid-Open No. Sho 5
No. 8-85113 and Japanese Patent Laid-Open No. 59-212822.

ところで、従来の産業用ロボットや各種自動工作機など
では、軸やアームを減速機を介してモータで駆動するよ
うになっており、このモータに例えばロータリエンコー
ダを連結し、モータの回転を検出することによって軸や
アームの位置情報を得ている。この場合、減速機を使用
しているため、モータ回転位置の検出に多小の誤差があ
っても軸やアーム位置の検出精度にほとんど悪影響はな
かった。ところが、極めて低回転数のモータを使用し、
減速比も極めて小さい場合や、殊にダイレクトドライブ
モータのように減速機を必要としない場合、モータ回転
位置の検出精度がアームや軸の位置検出精度にまともに
影響することから、極めて高分解能の位置検出器が要求
される。
By the way, in conventional industrial robots and various automatic machine tools, a shaft and an arm are driven by a motor via a speed reducer. For example, a rotary encoder is connected to this motor to detect rotation of the motor. By this, the position information of the axis and the arm is obtained. In this case, since the reduction gear is used, even if there are many small errors in the detection of the motor rotation position, there is almost no adverse effect on the detection accuracy of the shaft or arm position. However, using an extremely low speed motor,
When the reduction gear ratio is extremely small, or when a speed reducer is not required like a direct drive motor in particular, the detection accuracy of the motor rotation position directly affects the position detection accuracy of the arm and axis, so it has an extremely high resolution. A position detector is required.

例えば、ダイレクトドライブモータを産業用ロボットな
どに使用する場合、100万パルス/回転以上の分解能
が必要となるにもかかわらず、これに応じるような実用
的なエンコーダはなく、高価なシンクロレゾルバ等が使
われている。
For example, when a direct drive motor is used for an industrial robot or the like, although a resolution of 1 million pulses / revolution or more is required, there is no practical encoder that meets this requirement, and an expensive synchro resolver or the like is used. It is used.

(解決しようとする問題点) 精密な位置検出を行うための高分解能を有する実用的な
エンコーダを得るためには、精密な出力波形を得ること
およびこれに対する内挿を簡単な構成で実現する必要が
あり、この発明は、精密な出力波形を得ることができる
簡単な構造で、安価なエンコーダを提供しようとするも
のである。
(Problems to be solved) In order to obtain a practical encoder having a high resolution for performing precise position detection, it is necessary to obtain a precise output waveform and interpolate it with a simple configuration. Therefore, the present invention is intended to provide an inexpensive encoder with a simple structure capable of obtaining a precise output waveform.

(問題点を解決するための手段) この発明は、エンコーダの構造を簡単にし、小形で安価
なものとするための磁気式をとっており、磁気をセンス
する磁心もまた小形で安価なものとしている。そして、
高分解能化のための磁極ピッチの細分化は行わず、磁極
ピッチは比較的大きくとることによって、磁極と磁心と
のギャップを比較的大きくとることができるようにして
いる。そして、感度のよい磁心を使用することによっ
て、このギャップを比較的大きくとり、ギャップのばら
つきなどによる精度低下を防いでいる。更に多数の磁心
を使用して出力が平均化するように構成するとともに、
これらの磁心に巻回されるコイルのつなぎ方に工夫を加
えることによって非常に精密な出力波形を得ている。
(Means for Solving Problems) The present invention adopts a magnetic system for simplifying the structure of the encoder to make it small and inexpensive, and the magnetic core for sensing magnetism is also small and inexpensive. There is. And
The magnetic pole pitch is not subdivided for high resolution, and the magnetic pole pitch is made relatively large so that the gap between the magnetic pole and the magnetic core can be made relatively large. Then, by using a magnetic core having high sensitivity, this gap is made relatively large to prevent a decrease in accuracy due to variations in the gap. The output is averaged by using more magnetic cores,
A very precise output waveform is obtained by adding some ideas to how to connect the coils wound around these magnetic cores.

第1図のリング状多極磁界発生手段1は、第2a図のよ
うにその円周に沿って比較的大きい適宜角度ピッチθ1
で順次、交互にN、Sに着磁されている。そして中心に
回動軸4が装着されて回転子Rを形成している。この回
転子Rの外側には、ヒステレシスが小さい磁化特性を有
する多数の磁心3が2段に分かれて、磁極N、Sと比較
的大きい適宜ギャップGを保つとともにその軸心方向を
磁極と対向するようにして、リング状多極磁界発生手段
1と同心的に配設されている。磁心3の配列のピッチθ
2は磁極配列の角度ピッチθ1と同じであることが普通で
あるが、整数倍であってもよい。また、リング状多極磁
界発生手段1を固定子側に設け、磁心3を回転子側に設
けることもできる。
The ring-shaped multipole magnetic field generating means 1 of FIG. 1 has a relatively large appropriate angular pitch θ 1 along its circumference as shown in FIG. 2a.
The magnets are sequentially magnetized into N and S alternately. The rotary shaft 4 is attached to the center to form the rotor R. On the outside of the rotor R, a large number of magnetic cores 3 having a magnetization characteristic with a small hysteresis are divided into two stages, and a relatively large gap G is maintained between the magnetic poles N and S and the axial direction is opposed to the magnetic poles. In this way, they are arranged concentrically with the ring-shaped multipole magnetic field generating means 1. Pitch θ of array of magnetic cores 3
2 is usually the same as the angular pitch θ 1 of the magnetic pole arrangement, but may be an integral multiple. Further, the ring-shaped multipole magnetic field generating means 1 may be provided on the stator side and the magnetic core 3 may be provided on the rotor side.

そして、これら磁心3には、それぞれコイル2i(i;
1〜n)が巻回され、これらのコイル2iは第3図のよ
うに相隣る1段目(図上、上段)のものと2段目(図
上、下図)のものが順次接続されて、磁心3に掛け渡さ
れ、検出コイル2a、2bを形成している。検出コイル
2a、2bの接続を詳細に示すと第2b図の通りにな
る。第2b図中、上・下は1段目と2段目を示し、コイ
ル2iの両端に付した符号a・bは固定子St上でみ
た、コイル2iの外周側端及び内周側端を示す。また、
T11,T12はコイル2aの引出端子を示し、T21,T22はコ
イルbの引出端子を示す。
The coils 2i (i;
1 to n) are wound, and as shown in FIG. 3, these coils 2i are sequentially connected to the adjacent first stage (in the figure, upper stage) and the second stage (in the figure, lower diagram). And is wound around the magnetic core 3 to form the detection coils 2a and 2b. The connection of the detection coils 2a and 2b is shown in detail in FIG. 2b. In FIG. 2b, the upper and lower parts indicate the first and second steps, and the symbols a and b attached to both ends of the coil 2i indicate the outer end and the inner end of the coil 2i as seen on the stator St. Show. Also,
T 11 and T 12 indicate lead terminals of the coil 2a, and T 21 and T 22 indicate lead terminals of the coil b.

このように接続されているため、コイル2a、2bにつ
いて、端子T11〜T12,T21〜T22間の出力は180度位相
がずれたものになる。
Because it is thus connected, the coil 2a, the 2b, the output between the terminals T 11 ~T 12, T 21 ~T 22 will those that are 180 degrees out of phase.

ところで、一般に磁心となる磁性材料は、第4a図のよ
うなヒステレシスのある磁化特性をもっているが、この
発明において使用する磁心3は第4b図のように、ヒス
テレシスがなく、かつ立上り、立下りが極めて急峻な領
域で使用することによって良好な感度を得ている。
By the way, in general, a magnetic material serving as a magnetic core has a magnetization characteristic having hysteresis as shown in FIG. 4a, but the magnetic core 3 used in the present invention has no hysteresis and rises and falls as shown in FIG. 4b. Good sensitivity is obtained by using it in an extremely steep region.

(作用) 回転子Rの回動に伴い、ある磁心3にリング状多極磁界
発生手段1の磁極N、Sが近づき、かつ離れていくと、
これらの磁極による磁界によってその磁心3は磁化さ
れ、コイル2iのインダクタンスが変動する。ところ
で、磁心3は感度がよいので、磁心3と磁極N、Sのギ
ャップが比較的大きいことによる微少な磁界に対しても
よく磁化され、かつこのギャップが比較適応きいためそ
のばらつきなどによる影響を受けにくいので、コイル2
iのインダクタンスの変動はどの磁極に対しても一様な
ものとなる。しかも、磁心3は、1個のコイル2a、2
bに対して多数設けられているため、コイル2a、2b
の端子T11,T12又はT21,T22からみたインダクタンスの
変動は、個々の磁心3の磁化の変動に伴うインダクタン
スの変動の総和である。従って、個々の磁心3によるイ
ンダクタンスの変動には、その磁心の寸法やリング状多
極磁界発生手段1とのギャップのばらつきおよびリング
状多極磁界発生手段1の磁極ピッチのばらつきなどによ
るばらつきがあったとしても、端子T11,T12又はT21,T
22からみたインダクタンスの変動は、これらのばらつき
がならされて平均化されている。また、1段目の磁心3
に巻回されたコイル2iと2段目の磁心3に巻回された
コイル2iがそれぞれ順次交互に接続されているため、
回転子Rの回転時における外周部の回転子軸方向への僅
かな揺動によるインダクタンス変化もキャンセルされ
る。従って端子T11〜T12間又はT21〜T22間に電圧を印加
すると、それぞれその波形は一様に変動する非常に精密
な波形となる。
(Operation) As the rotor R rotates, when the magnetic poles N and S of the ring-shaped multipole magnetic field generating means 1 move closer to and away from a certain magnetic core 3,
The magnetic core 3 magnetizes the magnetic field generated by these magnetic poles, and the inductance of the coil 2i changes. By the way, since the magnetic core 3 has a high sensitivity, it is well magnetized even for a minute magnetic field due to the relatively large gap between the magnetic core 3 and the magnetic poles N and S, and the gap is comparatively adaptive. It is hard to receive, so coil 2
The variation of the inductance of i is uniform for all magnetic poles. Moreover, the magnetic core 3 includes one coil 2a, 2
Since a large number are provided for b, the coils 2a, 2b
The variation of the inductance seen from the terminals T 11 , T 12 or T 21 , T 22 of is the sum of the variation of the inductance due to the variation of the magnetization of each magnetic core 3. Therefore, variations in the inductance due to the individual magnetic cores 3 include variations due to the size of the magnetic cores, variations in the gap with the ring-shaped multipole magnetic field generation means 1, variations in the magnetic pole pitch of the ring-shaped multipole magnetic field generation means 1, and the like. Even if the terminals T 11 , T 12 or T 21 , T
The variation of the inductance seen from 22 is averaged after smoothing out these variations. Also, the first-stage magnetic core 3
Since the coil 2i wound around the coil 2i and the coil 2i wound around the second-stage magnetic core 3 are sequentially and alternately connected,
The inductance change due to a slight swing of the outer peripheral portion in the rotor axis direction during the rotation of the rotor R is also canceled. Thus when a voltage is applied between the between the terminals T 11 through T 12 or T 21 through T 22, its waveform respectively a very precise waveform that varies uniformly.

(実施例1) リング状多極磁界発生手段は、円周にそって磁極N、S
が交互に現われるように着磁したリング上多極マグネッ
トとし、磁心3はその軸心方向がリング状多極磁界発生
手段の磁極のNS方向と対向するようにし、2相出力を
得るため、これらの構成を2連式にした実施例をあげ
る。
(Embodiment 1) The ring-shaped multipole magnetic field generating means has magnetic poles N and S along the circumference.
In order to obtain a two-phase output by making the axial center of the magnetic core 3 face the NS direction of the magnetic poles of the ring-shaped multipolar magnetic field generating means. An example will be given in which the configuration of (2) is a double type.

ほぼ円筒形の中空のケーシング5aおよびほぼ円板状の
蓋5bはステンレス鋼製で、ねじ6によって固定され、
ケース5を形成している。
The substantially cylindrical hollow casing 5a and the substantially disk-shaped lid 5b are made of stainless steel and are fixed by screws 6,
The case 5 is formed.

ケーシング5aの内部には、ほぼ平板状の樹脂製リング
状ホルダ7、多数の磁心3にコイル2iを巻回して接続
し、検出コイル2a、2bを形成してエポキシ樹脂で固
めたリング状の固定子St1、ほぼ平板状の樹脂製リング
状ホルダ9、前記固定子St1と同様に作られ、90度位
相ずれの出力を得るよう半磁極ピッチだけ位置をずらし
て設けられる固定子St2、平板状の樹脂製リング状ホル
ダ10を順次嵌装して、ねじ11によって固定してあ
る。
Inside the casing 5a, a substantially plate-shaped resin ring-shaped holder 7, a coil 2i is wound around and connected to a large number of magnetic cores 3, and detection coils 2a and 2b are formed and fixed in a ring shape fixed with epoxy resin. child St 1, substantially plate-shaped resin ring holder 9, the stator St 1 and made in the same manner, 90 stator St 2 provided by shifting the position by half a pole pitch to obtain the output of the phase shift, The plate-shaped resin ring-shaped holder 10 is sequentially fitted and fixed by the screw 11.

固定子St1及び固定子St2は、同じ構造をしており、第
6図のように各100個のアモルファス磁心3を角度ピ
ッチθ2で放射状に配列し、第5図のように同位置に2
段に設け、それぞれにコイル2i(i=1〜100)を
巻回してある。なお、このピッチ角度θ2は後述の磁極
のピッチ角θ1と同じにしてある。そして、これらコイ
ル2iは、相隣る1段目のもの、2段目のもの、1段目
のもの…、相隣る2段目のもの、1段目のもの、2段目
のもの……という具合に順次、交互にかつ外周側端同志
または内周側端同志を、順次直列に接し、第2b図でi
=100とした接続となって検出コイル2a、2bを形
成している。そして、エポキシ樹脂8で固めてあり、各
コイル2には端子T11,T12及びT21,T22を設けてい
る。アモルファス磁心3は、例えば0.1mm径の素線3
本からなる長さ4mmの磁心であり、ヒステレシスの小さ
い典型的な角形特性の磁化特性をもつ、いわゆる零磁歪
磁心である。この特性は、日本応用磁気学界誌Vol・
7,No.2,1983に紹介されている通りである。
そして、0.1mm径のエナメル線を10回巻いて、1mm
径程度の微少な磁気センサとしている。
The stator St 1 and the stator St 2 have the same structure. 100 amorphous magnetic cores 3 are radially arranged at an angular pitch θ 2 as shown in FIG. 6, and are arranged at the same position as shown in FIG. To 2
The coil 2i (i = 1 to 100) is wound around each stage. The pitch angle θ 2 is the same as the pitch angle θ 1 of the magnetic poles described later. These coils 2i are the first-stage ones, the second-stage ones, the first-stage ones next to each other, the second-stage ones, the first-stage ones, the second-stage ones next to each other ... , Etc. are sequentially and alternately contacted in series with the outer peripheral side end comrades or the inner peripheral side end comrades, and in FIG.
= 100, the detection coils 2a and 2b are formed. The epoxy resin 8 is solidified, and each coil 2 is provided with terminals T 11 , T 12 and T 21 , T 22 . The amorphous magnetic core 3 is, for example, a wire 3 having a diameter of 0.1 mm.
It is a so-called zero magnetostrictive magnetic core which is a magnetic core made of a book and having a length of 4 mm and having a typical square-shaped magnetic characteristic with a small hysteresis. This characteristic is the Vol.
7, No. 2, 1983.
Then, wind 0.1mm diameter enamel wire 10 times and
It is a magnetic sensor with a small diameter.

次に、ケース5には非磁性体の回動軸12がベアリング
13a、13bで軸支されており、回動軸12には、ほ
ぼ平板状の樹脂製ホルダ14、リング状多極マグネット
1、ほぼ平板状の樹脂製リング状ホルダ15、リング状
多極マグネット1、平板状の樹脂製リング状ホルダ16
を順次嵌装し、図示しない回止めを施したのち、ナット
17で固定して、回転子Rとしている。
Next, a non-magnetic rotating shaft 12 is rotatably supported on the case 5 by bearings 13a and 13b. The rotating shaft 12 has a substantially plate-shaped resin holder 14, a ring-shaped multipolar magnet 1, Almost flat resin ring-shaped holder 15, ring-shaped multi-pole magnet 1, flat resin ring-shaped holder 16
Are fitted one by one, and a rotation stopper (not shown) is applied, and then fixed by a nut 17 to form a rotor R.

リング状多極マグネット1は第6図のように、その円周
方向に順次角度ピッチθ1でN、Sに着磁し、全部を図
示していないが例えば100個の磁極からなっている。
そして、リング状多極マグネット1と磁心3とのギャッ
プGは、最適の磁界強さ(10〜20ガウス)を得るた
め、例えば3ミリとしている。そして例えば、前掲の日
本応用磁気学界誌に紹介されている2磁心マルチバイブ
レータブリッジと接続して好適なエンコーダが得られ
る。
As shown in FIG. 6, the ring-shaped multi-pole magnet 1 is magnetized into N and S at an angular pitch θ 1 sequentially in the circumferential direction, and is made up of, for example, 100 magnetic poles, although not entirely shown.
The gap G between the ring-shaped multipole magnet 1 and the magnetic core 3 is, for example, 3 mm in order to obtain the optimum magnetic field strength (10 to 20 Gauss). Then, for example, a suitable encoder can be obtained by connecting with the two-core multivibrator bridge introduced in the above-mentioned Japanese Journal of Applied Magnetics.

ところで、このようなエンコーダは前述、2磁心マルチ
バイブレータブリッジと次のように接続されて機能する
ことになる。すなわち前述2磁心マルチバイブレータブ
リッジの、磁気センサで構成される2辺をそれぞれ本実
施例のエンコーダの磁心及びコイルで形成すると第11
図の通りになる。
By the way, such an encoder is connected to the above-described two-core multivibrator bridge to function as follows. That is, the two sides of the two-core multivibrator bridge, which are composed of magnetic sensors, are respectively formed by the magnetic core and the coil of the encoder of the present embodiment.
As shown in the figure.

この2磁心マルチバイブレータブリッジの動作は公知の
ものであるため詳述しないが、今回転子Rが定速回転し
ているものとすると、固定子St1の各コイル2a、2b
を通る磁界が周期的に変化するため、出力信号Eoutは
第12図のように時刻tに対して周期的に変化する。こ
の変化の周期Tは、回転速度の磁極の角度ピッチθ1
に応じて定まるもので、この出力のピーク数をカウント
することによって角度ピッチθ1を単位とした回転子の
回転角を検出できる。また、一つの周期Tにおいてこの
出力をサンプリングし、それをデジタル化した(内捜し
た)値EDを求めることによって、角度ピッチθ1以下
での細かい角度検出ができる。そして、前述出力信号の
山や谷での精度低下は、90度位相をずらせて設けられ
た固定子St2の磁心及びコイルとこれに接続されたもう
一つの2磁心マルチバイブレータブリッジから出力を得
ることによって補われるが、この点は公知の通りであ
る。
The operation of this two-core multi-vibrator bridge is well known, so it will not be described in detail. However, assuming that the rotor R is rotating at a constant speed, each coil 2a, 2b of the stator St 1 will be described.
Since the magnetic field passing through changes periodically, the output signal Eout changes periodically with respect to time t as shown in FIG. The cycle T of this change is determined according to the angular pitch θ 1 of the magnetic poles of the rotational speed, and the rotation angle of the rotor in units of the angular pitch θ 1 can be detected by counting the number of peaks of this output. . Further, by sampling this output in one cycle T and obtaining the digitized (internally searched) value ED, it is possible to detect a fine angle at the angle pitch θ 1 or less. The decrease in the accuracy of the peaks and valleys of the output signal is obtained from the magnetic core and coil of the stator St 2 provided with a 90 ° phase shift, and another two magnetic core multivibrator bridge connected to the magnetic core and coil. However, this is a known point.

(他の実施例) コイル2の巻き方は、第5図ないし第6図のように直列
巻きにするほか、第8図のように波形巻きにするのが普
通であり、その他の巻き方とすることもできる。なお、
第8図では磁極N、Sを簡略化して表示しているが第2
図及び第6図と変わるものではない。また、磁心3は交
互に1段目のもの及び2段目のものを図示している。
(Other Embodiments) The coil 2 is usually wound in series as shown in FIGS. 5 to 6 and also in corrugated winding as shown in FIG. You can also do it. In addition,
Although the magnetic poles N and S are simplified and shown in FIG.
This is no different from the figures and FIG. Further, the magnetic cores 3 are alternately shown in the first and second stages.

2相の出力を得るためには、リング状多極マグネット1
と磁心3およびコイル2a、2bとの組合わせを2連に
するだけでなく、この組合わせは1連とし、第9図のよ
うに、コイル2aを2a1と2a2の2個にし、順次1ピッ
チごとにそれぞれのコイルを巻き、かつそれぞれ巻く方
向を変えるようにすることもできる。この場合も巻き方
は直列巻きに限るものではなく、波形巻き、その他とす
ることができる。なお、第9図においても第8図同様、
磁極を簡略化して示し、磁心3も交互に1段目、2段目
のものだけを示している。また、1相の出力を得る場合
は、リング状多極マグネット1と磁心3およびコイル2
との組合わせを1連にしてよいことは当然として、更に
多くの出力を得たいときは、いくつも連ねることができ
る。また、磁心3は必ずしもリング状多極マグネット1
の個々磁極の数と同数にする必要はなく、適宜ピッチで
設けることができ、コイル2も1個または2個以外とす
ることができる。
To obtain two-phase output, a ring-shaped multi-pole magnet 1
Not only is the combination of the magnetic core 3 with the magnetic core 3 and the coils 2a and 2b two, but this combination is one, and as shown in FIG. 9, two coils 2a 1 and 2a 2 are provided, and the coils 2a are sequentially arranged. It is also possible to wind each coil at every pitch and change the winding direction. Also in this case, the winding method is not limited to serial winding, but may be corrugated winding or the like. Note that in FIG. 9 as in FIG.
The magnetic poles are shown in a simplified manner, and the magnetic cores 3 are alternately shown only in the first and second stages. Further, in order to obtain a one-phase output, the ring-shaped multipole magnet 1, the magnetic core 3 and the coil 2 are used.
Of course, the combination with and may be one line, and if more outputs are desired, many lines can be connected. Further, the magnetic core 3 is not necessarily the ring-shaped multipole magnet 1
The number of individual magnetic poles does not have to be the same as the number of individual magnetic poles, and they can be provided at an appropriate pitch, and the number of coils 2 can be one or other than two.

磁心3およびコイル2で固定子Stを構成することに限
るものではなく、磁心3およびコイル2に回動軸Rを嵌
装し、リング状多極マグネット1を固定子Stとするこ
とができる。
The stator St is not limited to the magnetic core 3 and the coil 2, but the rotating shaft R may be fitted to the magnetic core 3 and the coil 2 so that the ring-shaped multipole magnet 1 serves as the stator St.

磁心3は、零磁歪のものであればよく、アモルファスに
限るものではないが、現状ではアモルファス磁心が最適
である。
The magnetic core 3 may be of zero magnetostriction and is not limited to amorphous, but at present, an amorphous magnetic core is most suitable.

磁心3にコイル2を巻回したうえ、エポキシ樹脂で封入
固形化するばかりでなく、他の樹脂や、他の非磁性かつ
絶縁性の材料に封入することや、これらの材料で製作し
たブロック状の材で支持することができる。
In addition to winding the coil 2 around the magnetic core 3 and encapsulating it with epoxy resin to solidify it, encapsulating it with another resin or other non-magnetic and insulative material, or a block shape made of these materials It can be supported by the material.

磁極、磁心の数およびこれらのギャップなども適宜に決
めることができる。
The number of magnetic poles, magnetic cores, and gaps between them can be appropriately determined.

ケース5としては必ずしもシールドケースにする必要は
ないが、周囲の磁気ノイズの影響を防ぐためシールドケ
ースとするのが一般的である。リング状多極マグネット
1や固定子Stを支持するためのサポート材料、構造や
ねじなどによる固定のし方もまた適宜なものとすること
ができる。
The case 5 does not necessarily have to be a shield case, but is generally a shield case in order to prevent the influence of magnetic noise in the surroundings. The support material for supporting the ring-shaped multi-pole magnet 1 and the stator St, the structure, and the method of fixing with a screw or the like can also be appropriate.

リング状磁界発生手段は、リング状に多数の磁極を着磁
することによって形成したものに限るものではなく、例
えば第13図のようにリング状に巻回したコイル18に
磁性体19a、19bを装着し、コイル18に電流を流
すようにしたものとすることなどにできる。
The ring-shaped magnetic field generating means is not limited to one formed by magnetizing a large number of magnetic poles in a ring shape, and for example, magnetic bodies 19a and 19b are provided on a coil 18 wound in a ring shape as shown in FIG. For example, the coil 18 may be attached so that an electric current is passed through the coil 18.

この発明をリニアエンコーダに実施することもできる
が、ギャップのばらつきをならすことのメリットは少な
い。
The present invention can be applied to a linear encoder, but there is little merit in smoothing the gap variation.

(発明の効果) 磁極ピッチを比較的大きくして、磁心と磁極とのギャッ
プを比較的大きくし、かつ感度のよい磁心を使用してい
るので、このギャップのばらつきや回転子と固定子の偏
心などによる磁束分布のばらつきの影響を少なくするこ
とができるため、精度のよい検出ができる。従って、従
来磁気式エンコーダで分解能を上げるため、着磁のピッ
チを極めて細かくしたことによるような精度上の問題が
なくなる。更に、多数の磁心を使用し、かつ、この磁心
に巻回したコイルの掛け渡し方からしてコイルのインダ
クタンスの変動を一様なものにしているので非常に精度
のよい出力波形が得られる。そして、構造を簡単にでき
る磁気式とし、かつ構造簡単で小形、安価な磁心をセン
サとして使用するので、磁心を多数使用しているにもか
かわらず、構造簡単で、小形かつ安価なエンコーダを得
ることができる。
(Advantages of the Invention) Since the magnetic pole pitch is relatively large, the gap between the magnetic core and the magnetic pole is relatively large, and a magnetic core with high sensitivity is used, variations in the gap and eccentricity between the rotor and the stator are caused. Since it is possible to reduce the influence of variations in the magnetic flux distribution due to, for example, accurate detection can be performed. Therefore, in order to increase the resolution in the conventional magnetic encoder, there is no problem in accuracy caused by making the magnetizing pitch extremely fine. Further, since a large number of magnetic cores are used and the variation of the coil inductance is made uniform by the way of winding the coil wound around the magnetic cores, a very accurate output waveform can be obtained. Since the magnetic type is used to simplify the structure, and the magnetic core that is simple, small, and inexpensive is used as the sensor, an encoder that is simple, small, and inexpensive can be obtained despite the large number of magnetic cores being used. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

図面は、この発明の構成、実施例および従来技術を示す
ものであり、第1図は断面図、第2a図及び第3図は矢
視図、第2b図は接続図、第4a図および第4b図は特
性図、第5図は断面図、第6図及び第7図は矢視図、第
8図、第9図および第10図は平面図、第11図は回路
図、第12図は波形図、第13図は平面図である。 図面において、1はリング状多極マグネット(リング状
多極磁界発生手段)、2はコイル、3は磁心、N、Sは
磁極、Rは回転子、St,St1,St2は固定子である。
The drawings show the constitution, embodiments and prior art of the present invention, wherein FIG. 1 is a sectional view, FIGS. 2a and 3 are arrow views, FIG. 2b is a connection diagram, FIG. 4a and FIG. FIG. 4b is a characteristic view, FIG. 5 is a cross-sectional view, FIGS. 6 and 7 are arrow views, FIGS. 8, 9 and 10 are plan views, FIG. 11 is a circuit diagram, and FIG. Is a waveform diagram and FIG. 13 is a plan view. In the drawing, 1 is a ring-shaped multipole magnet (ring-shaped multipole magnetic field generating means), 2 is a coil, 3 is a magnetic core, N and S are magnetic poles, R is a rotor, and St, St 1 and St 2 are stators. is there.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】相互に対向する固定子と回転子を有し、こ
の回転子又は固定子には、円周に沿つて交互に磁極N、
Sを形成してなるリング状多極磁界発生手段を設け、こ
の固定子又は回転子には、ヒステレシスの小さい磁化特
性をもった磁性体からなる複数の磁心を、前記リング状
多極磁界発生手段の磁極ピッチの対応したピッチで、か
つその軸心方向が前記磁極と対向するようにして2段に
配設し、この磁心にはコイルを巻回し、これらのコイル
は、相互に隣接する1段目の磁心、2段目の磁心、1段
目の磁心…及び相互に隣接する2段目の磁心、1段目の
磁心、2段目の磁心に巻回されたものの順に順次、接続
されて2組の検出コイルを形成してなるエンコーダ。
1. A stator and a rotor facing each other, wherein the rotor or the stator has magnetic poles N alternately arranged along the circumference.
A ring-shaped multipolar magnetic field generating means is provided, and a plurality of magnetic cores made of a magnetic material having a magnetization characteristic with a small hysteresis are provided on the stator or the rotor. Are arranged in two stages with a pitch corresponding to the magnetic pole pitch, and the axial direction thereof faces the magnetic poles. A coil is wound around this magnetic core, and these coils are adjacent to each other in one stage. The first magnetic core, the second magnetic core, the first magnetic core, etc., and the adjacent second magnetic core, the first magnetic core, and the second magnetic core, which are wound around the magnetic core, are sequentially connected in this order. An encoder formed by forming two sets of detection coils.
【請求項2】前記ヒステレシスの小さい磁化特性を有す
る磁心は、アモルファス磁心である特許請求の範囲第1
項記載のエンコーダ。
2. A magnetic core having a magnetization characteristic of small hysteresis, which is an amorphous magnetic core.
The encoder according to the item.
【請求項3】前記コイルは直列巻きしてなる特許請求の
範囲第3項および第4項記載のエンコーダ。
3. The encoder according to claim 3, wherein the coil is wound in series.
【請求項4】前記コイルは波形巻きしてなる特許請求の
範囲第3項および第4項記載のエンコーダ。
4. The encoder according to claim 3, wherein the coil is wound in a waveform.
【請求項5】前記磁心およびコイルを固定子とし、前記
リング状多極磁界発生手段に回転軸を装着して回転子と
し、この回転子を前記固定子内側に挿設して回動自在に
軸支してなる特許請求の範囲第1項記載のエンコーダ。
5. The magnetic core and coil are used as a stator, and a rotating shaft is attached to the ring-shaped multipole magnetic field generating means to form a rotor. The rotor is inserted inside the stator to be rotatable. The encoder according to claim 1, which is axially supported.
【請求項6】前記リング状多極磁界発生手段を固定子と
し、前記磁心およびコイルに回動軸を装着して回転子と
し、この回転子を前記固定子内側に挿設して回動自在に
軸支してなる特許請求の範囲第1項記載のエンコーダ。
6. The ring-shaped multipole magnetic field generating means serves as a stator, and a rotating shaft is attached to the magnetic core and the coil to form a rotor. The rotor is inserted inside the stator to be rotatable. The encoder according to claim 1, which is axially supported by the encoder.
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JPS6355415A JPS6355415A (en) 1988-03-09
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