JPH0754259B2 - 回転数検出器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、回転電機や回転軸の
回転量を絶対値で検出する多回転絶対値検出器に用いる
回転数検出器に関し、特に磁気バブル素子を利用した回
転数検出器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、回転軸の多回転角度を精度よ
く測定するために、１回転以内の回転角を測定する絶対
値エンコーダと、この絶対値エンコーダの回転数を検出
する回転数検出器とを組合せて測定する装置がある。

【０００３】この回転数検出器として磁気バブル素子が
利用され、例えば特開昭６２−２６１０１６号公報及び
特開昭６３−２３５８１３号公報に示されるように、駆
動磁界の回転に応じて磁気バブルを順次転送し、その転
送パターン上の磁気バブル位置から回転軸の回転数を検
出するもので、磁気バブルの転送は電源が遮断されても
動作して回転数の検出を可能とする。

【０００４】図８はこのような従来の多回転絶対値検出
器の一例の一部縦断面図、図９はその多回転計測部を示
す図８のＡ−Ａ線断面図である。図において、１は非磁
性材料からなる回転軸、２は１回転内の絶対値を検出す
る１回転内絶対値エンコーダ、３は多回転計測部、４は
回転軸１に固着され、Ｓ，Ｎ極が等間隔かつ交互に４極
着磁された回転永久磁石である。５は磁気バブル素子
で、図１０に示すように磁気バブルチップ６がＸコイル
７、Ｙコイル８で捲回され、角板状で両側面から、Ｓ，
Ｎ極に着磁されたバイアス永久磁石９，１０により挟ま
れている。バイアス永久磁石９は磁気バブルチップ６側
がＮ極で、他方の側がＳ極、バイアス永久磁石１０は磁
気バブルチップ６側がＳ極、他方の側がＮ極に着磁され
ている。

【０００５】磁気バブルチップ６は、図１１に示すよう
に基板６ａ上に設けた転送パターン６ｂと、バブル発生
コイル６ｃ及び磁気抵抗素子からなるバブル検出器６ｄ
で構成されている。なお、６ｅは磁気バブルである。

【０００６】図８の１１は樹脂部で、磁気バブルチップ
６、Ｘコイル７、Ｙコイル８、バイアス永久磁石９，１
０を一体にモールド成形している。１２，１３は磁気遮
蔽材料で構成された磁気遮蔽カバー、１４は非磁性体材
料からなる磁気バブル素子５の支持枠である。

【０００７】上記のように構成された多回転絶対値検出
器では、バイアス永久磁石９，１０による一方向磁界に
より、磁気バブルチップ６の磁化方向は一定となってい
る。ここで、バブル発生コイル６ｃに電流を流すと、こ
の部分に磁気バブル６ｅが発生する。この状態において
回転軸１が回転し、図１２のｆに示すように、回転永久
磁石４のＮ１極が磁気バブル素子５と対向してから、さ
らに４５度回転して同図ｇの位置になると、漏洩磁束は
それぞれ矢印で示すようになって磁気バブル素子５と鎖
交する。回転永久磁石４は４極なので、回転軸１の１回
転の間に、この漏洩磁束の鎖交により磁気バブル素子５
に印加される磁界の強さは図１３のように楕円形状に変
化し、これが２回繰り返される。ここで、図１２ｆの状
態は楕円の短軸方向、ｇの状態は長軸方向に相当する。
この楕円磁界により転送パターン６ｂが磁化され、磁気
バブル６ｅを吸引移動して楕円磁界の１回転につき磁気
バブル６ｅは１パターン転送される。従って、この場
合、回転軸１が１回転する間に磁気バブル６ｅは２パタ
ーン転送されることになる。即ち、回転永久磁石４は回
転軸１の回転により磁気バブル６ｅの駆動磁界を発生す
る磁石である。

【０００８】回転軸１の回転数を磁気バブル６ｅの転送
位置から検出するには、Ｘコイル７、Ｙコイル８に正
弦、余弦に変化する電流を流して回転磁界を発生させ、
転送パターン６ｂを磁化させて磁気バブル６ｅを戻す。
これがバブル検出器６ｄの位置まで戻ったときに生ずる
バブル検出器６ｄの出力電圧の変化を検出し、制御回路
（図示せず）により回転量が検出される。なお、磁気遮
蔽カバー１２，１３は外来磁気遮蔽のためのカバーとし
て、磁気バブル６ｅの正常な転送を保持するものであ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の回転数検出器は
以上のように構成され、回転永久磁石の漏洩磁束による
楕円磁界を磁気バブル素子に印加しているため、転送パ
ターンの磁化が一定とならず、磁気バブルの転送の信頼
性が低い。また、回転永久磁石の漏洩磁束を受入れるた
めの磁気的な開口部が必要なため確実な磁気遮蔽が困難
で、磁気バブル素子には回転永久磁石による転送方向と
垂直な有害磁束や、回転軸等から侵入する外来磁束が鎖
交し、磁気バブルの安定保持や転送の信頼性が低い。。
さらに、磁気バブル素子にＸコイル、Ｙコイルが捲回さ
れているので、永久磁石と磁気バブル素子の距離が大き
くなり有効な磁界を大きくできず、製品化が困難であっ
た。

【００１０】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、磁気バブル素子に円磁界を印加し
て転送パターンの磁化を一定とし、磁気バブルの転送の
信頼性を向上し、有害磁気遮蔽を確実に行なうとともに
有効磁界を大きくして、磁気バブルの安定保持と転送信
頼性とを高めた回転数検出器を得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の第１発明に係
る回転数検出器は、磁気バブルを順次転送する転送パタ
ーンを有する磁気バブルチップ及び磁気バブルチップに
捲回され磁気バブルを駆動する回転磁界を発生する駆動
コイルを有する磁気バブル素子と、磁気バブルチップに
印加するバイアス磁界を発生するバイアス磁界用磁石
と、Ｓ極Ｎ極が少なくとも一対着磁されて回転体の回転
軸に固定され、回転軸の回転により磁気バブルの駆動磁
界を発生する回転永久磁石と、転送パターン上の磁気バ
ブルの位置に基づき回転軸の回転数を検出する検出手段
とを備えたものにおいて、それぞれの一端が磁気バブル
チップと同一平面上で、かつ、その周囲に対向して配置
され、それぞれの他端が回転永久磁石と対向して配置さ
れて、回転永久磁石と磁気バブルチップとを結ぶ磁気回
路が形成され、この磁気回路を介して回転永久磁石が発
生した駆動磁界が磁気バブルに与えられる複数のヨーク
を設けたものである。

【００１２】この発明の第２発明に係る回転数検出器
は、磁気バブルを順次転送する転送パターンを有する磁
気バブルチップからなる磁気バブル素子及び磁気バブル
チップに印加するバイアス磁界を発生するバイアス磁界
用磁石と、Ｓ極Ｎ極が少なくとも一対着磁されて回転体
の回転軸に固定され、回転軸の回転により磁気バブルの
駆動磁界を発生する回転永久磁石と、転送パターン上の
磁気バブルの位置に基づき回転軸の回転数を検出する検
出手段とを備えたものにおいて、それぞれの一端が磁気
バブルチップと同一平面上で、かつ、その周囲に対向し
て配置され、それぞれの他端が回転永久磁石と対向して
配置されて、回転永久磁石と磁気バブルチップとを結ぶ
磁気回路が形成され、この磁気回路を介して回転永久磁
石が発生した駆動磁界が磁気バブルに与えられる複数の
ヨークと、この複数のヨークに設けられ、転送パターン
上の磁気バブルを駆動するための回転磁界を発生する磁
気バブル駆動用コイルとを設けたものである。

【００１３】この発明の第３発明に係る回転数検出器
は、第１発明又は第２発明において、回転永久磁石をそ
の外周に円周方向に沿って交互に磁極を設けた磁石とし
たものである。

【００１４】この発明の第４発明に係る回転数検出器
は、第１発明又は第２発明において、回転永久磁石を軸
方向に磁極を設けた磁石としたものである。

【００１５】この発明の第５発明に係る回転数検出器
は、第１発明、第２発明、第３発明又は第４発明におい
て、磁気バブル素子、バイアス磁界用磁石及び複数のヨ
ークを樹脂で一体に成形したものである。

【００１６】この発明の第６発明に係る回転数検出器
は、第５発明において、樹脂モールド部を複数のヨーク
の他端を除いて覆う磁気遮蔽カバーを設けたものであ
る。

【００１７】

【作用】この発明の第１発明においては、回転永久磁石
と磁気バブルチップとの間にヨークを設けたので、回転
永久磁石の磁束が漏洩することなくヨークを通過し、磁
気バブルチップに効率よく印加され、転送パターンの磁
化を一定として信頼性を高める。

【００１８】この発明の第２発明においては、回転永久
磁石と磁気バブルチップとの間に磁気バブルを駆動する
駆動コイルを持ったヨークを設けたので、磁気バブルチ
ップ側に駆動コイルが不要となり、磁気バブル素子を小
形化でき、回転永久磁石の磁束が漏洩することなくヨー
クを通過し、磁気バブルチップに効率よく印加され、転
送パターンの磁化を一定として信頼性を高める。

【００１９】この発明の第３発明においては、回転永久
磁石の外周に円周方向に沿って磁極を設けたから、軸方
向の寸法を小さくできる。

【００２０】この発明の第４発明においては、回転永久
磁石の軸方向に磁極を設けたから、外径寸法を小さくで
きる。

【００２１】この発明の第５発明においては、磁気バブ
ル素子、バイアス磁界用磁石及び複数のヨークを樹脂で
一体成形してから、組立性が向上し、信頼性を高める。

【００２２】この発明の第６発明においては、樹脂モー
ルド部を磁気遮蔽カバーで覆ったので、外部からの有害
磁気を遮蔽し、磁気バブルの動作の信頼性が向上する。

【００２３】

【実施例】図１はこの発明の第１実施例による多回転絶
対値検出器を示す要部断面図であり、図２はその回転永
久磁石と磁気バブル素子の配置関係を説明する説明図で
ある。

【００２４】なお、図中、従来例を示す図８、図９と同
一符号の部分はこれと同じなので説明を省略する。ここ
で、１５〜１８はヨークで、それぞれ一端１５ａ〜１８
ａは磁気バブルチップ６と同一平面上で、かつ、その四
隅に対向配置され、他端１５ｂ〜１８ｂは回転永久磁石
４の外周に対向して４５度の間隔で配置されている。２
０は樹脂モールド部で、磁気バブル素子５、バイアス永
久磁石９，１０及びヨーク１５〜１８を一体としてモー
ルド成形したものである。１９は磁気遮蔽カバーであ
り、ヨークの一端１５ｂ〜１８ｂのみに開口部１９ａを
有している。この磁気遮蔽カバー１９で樹脂モールド部
を覆えば、有害磁気が確実に遮蔽される。磁気遮蔽カバ
ー１９を設ける場合は、上記の５，９，１０，１５〜１
８に磁気遮蔽カバーも加えて一緒にモールド成形しても
よい。

【００２５】上記のように構成した回転数検出器におい
て、図３に示すように、回転永久磁石４が回転して、ａ
のように磁極Ｎ１とヨーク１５の他端１５ｂとが対向す
ると、ヨーク１７の他端１７ｂは磁極Ｓ１と対向する。
ここで、ヨーク１５の他端１５ｂはＳ極、ヨーク１７の
他端１７ｂはＮ極、ヨーク１５の一端１５ａはＮ極、ヨ
ーク１７の一端１７ａはＳ極に磁化され、回転永久磁石
４、ヨーク１５、磁気バブルチップ６、ヨーク１７の磁
気回路が形成される。このとき、他のヨーク１６，１８
は磁化されない。

【００２６】次いで、回転永久磁石４が４５度回転して
ｂの位置となるとヨーク１６，１８が磁化され、ヨーク
１６の他端１６ｂはＳ極、一端１６ａがＮ極、ヨーク１
８の他端１８ｂがＮ極、一端１８ａがＳ極に磁化され、
ヨーク１５，１８は磁化されない。従って磁気バブルチ
ップ６にはａの状態に対して磁束の向きは９０度ずれ
る。以下同様に作用し、ｃの状態で１８０度、ｄの状態
で２７０度、ｅの状態で３６０度となり、元の状態に復
帰する。このとき、回転永久磁石４は１／２回転してい
る。従って、回転永久磁石４が１回転すると、磁気バブ
ル６ｅは転送パターン６ｂ上を２パターン移動する。

【００２７】以上の説明からわかるように、この第１実
施例は回転永久磁石４と磁気バブルチップ６とを結ぶ磁
気回路を成形するヨーク１５〜１８を設けたので、回転
永久磁石４の磁束をヨークを通して磁気バブルチップ６
に円磁界として印加することができ、転送パターンの磁
化を一定にして、バブル転送の信頼性を向上させること
ができる。

【００２８】さらに、磁気バブル素子、バイアス磁界用
磁石及びヨークを樹脂で一体にモールド成形して相互位
置関係のバラツキを減少させたので、これらの組立を不
要とし、取扱いが容易になる。また、ヨークの他端を除
き、樹脂モールド部を磁気遮蔽カバーで覆うことによ
り、磁気バブル素子に対する有害磁気を確実に遮蔽した
ので、磁気バブルの安定保持と転送信頼性の向上が得ら
れる。

【００２９】図４はこの発明の第２実施例を示す要部断
面図で、回転永久磁石４の磁極を軸方向に設け、ヨーク
１５〜１８の他端１５ｂ〜１８ｂを回転永久磁石４の側
面に対向配置したものであるが、その作用効果は図１，
図２で示した第１実施例と同じである。この第２実施例
によれば、軸直角方向に寸法的余裕が得られるので、軸
方向の寸法が増加しても、外径寸法が制限される用途に
適用することができる。なお、この第２実施例では、回
転永久磁石４は、図２と同じ側から見たとき、Ｎ極の裏
がＳ極、Ｓ極の裏がＮ極となるように着磁されている。
第１実施例ではＮ極の裏もＮ極、Ｓ極の裏もＳ極となる
ように着磁されている。

【００３０】次に、図５はこの発明の第３実施例を示す
要部断面図、図６はその回転永久磁石と磁気バブル素子
の配置関係を説明する説明図である。図５及び図６にお
いて、図１及び図２と同一符号の部分は同一部分を示す
ので、説明を省略する。ここで、１５〜１８はコイル２
１〜２４を持つヨークで、それぞれ一端１５ａ〜１８ａ
は磁気バブルチップ６と同一平面上で、かつ、その四隅
に対向配置され、他端１５ｂ〜１８ｂは回転永久磁石４
の外周に対向して４５度の間隔で配置されている。

【００３１】上記のように構成した回転数検出器におい
て、回転永久磁石４が１回転すると、磁気バブル６ｅが
転送パターン６ｂ上を２パターン移動する動作は、第１
実施例と同じである。

【００３２】回転軸１の回転数を磁気バブル６ｅの転送
位置から検出するには、永久磁石４の停止位置を１回転
内絶対値エンコーダ２で検出し、回転永久磁石４による
磁界と、コイル２１〜２４で作られる磁界の合成成分が
円形の回転磁界になるように、コイル駆動回路（図示せ
ず）によりコイル２１〜２４に正弦、余弦に変化する電
流を流して、転送パターン６ｂを磁化させて磁気バブル
６ｅを戻す。これがバブル検出器６ｄの位置まで戻った
時に生ずるバブル磁気バブル検出器６ｄの出力電圧の変
化を検出し、制御回路（図示せず）により回転量が検出
される。

【００３３】図７は、この発明の第４実施例を示す要部
断面図で、回転永久磁石４の磁極を軸方向に設け、ヨー
ク１５〜１８の他端１５ｂ〜１８ｂを回転永久磁石４の
側面に対向配置したものであるが、その作用効果は第１
〜第３実施例と同じである。

【００３４】なお、上記実施例では、１回転内の絶対値
検出器を１回転内絶対値エンコーダによって行った場合
を示したが、これはレゾルバや誘導子レゾルバ等を用い
てもよく、さらに、１回転内絶対値検出器を用いずに回
転回数のみを検出する構成にしても、上記実施例と同様
の効果を奏する。

【００３５】

【発明の効果】この発明の第１発明は以上説明したとお
り、回転体の回転軸に固定され回転軸の回転により磁気
バブルの駆動磁界を発生する回転永久磁石と磁気バブル
チップとの間に磁気回路を形成する複数のヨークを設け
たので、回転永久磁石の磁束をヨークを通して磁気バブ
ルチップに円磁界として印加することができ、転送パタ
ーンの磁化を一定にして、バブル転送の信頼性を向上さ
せることができる。

【００３６】この発明の第２発明は以上説明したとお
り、回転体の回転軸に固定され回転軸の回転により磁気
バブルの駆動磁界を発生する回転永久磁石と磁気バブル
チップとの間に磁気回路を形成する複数のヨークを設
け、さらにヨークに転送パターン上の磁気バブルを駆動
するための回転磁界を発生する磁気バブル駆動用コイル
を設けたので、回転永久磁石の磁束をヨークを通して磁
気バブル素子に円磁界として印加することができ、ま
た、磁気バブルチップに駆動コイルを捲回する必要がな
く、磁気バブル素子を小型化でき、ヨークと磁気バブル
チップのギャップを小さくできるため印加磁界を強くす
ることができ、結果として、バブル転送の信頼性を向上
させることができる。

【００３７】この発明の第３発明は以上説明したとお
り、永久磁石の外周に円周方向に沿って磁極を設けたか
ら、第１発明又は第２発明の効果に加えて、外径寸法が
増加しても、軸方向の寸法が制限される用途に適用する
ことができる効果がある。

【００３８】この発明の第４発明は以上説明したとお
り、永久磁石の軸方向に磁極を設けたから、第１発明又
は第２発明の効果に加えて、軸方向の寸法が増加して
も、外径寸法が制限される用途に適用することができる
効果がある。

【００３９】この発明の第５発明は以上説明したとお
り、第１発明、第２発明、第３発明又は第４発明の効果
に加えて、磁気バブル素子、バイアス磁界用磁石及び複
数のヨークを樹脂で一体に成形したから、相互位置関係
のバラツキが減少し、これらを組立てる作業が不要とな
り、取扱いが容易になる効果がある。

【００４０】この発明の第６発明は以上説明したとお
り、樹脂モード部を磁気遮蔽カバーで覆ったから、第５
発明の効果に加えて、磁気バブル素子に対する有害磁気
を確実に遮蔽することができ、磁気バブルの安定保持と
転送信頼性の向上が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を示す要部断面図であ
る。

【図２】この発明の第１実施例の回転永久磁石と磁気バ
ブル素子の配置関係を説明する説明図である。

【図３】この発明の第１実施例における磁気バブル素子
方向と回転永久磁石の磁極との関係を示す説明図であ
る。

【図４】この発明の第２実施例を示す要部断面図であ
る。

【図５】この発明の第３実施例を示す要部断面図であ
る。

【図６】この発明の第３実施例の回転永久磁石と磁気バ
ブル素子の配置関係を説明する説明図である。

【図７】この発明の第４実施例を示す要部断面図であ
る。

【図８】従来の回転数検出器を用いた多回転絶対値検出
器の要部断面図である。

【図９】図８のＡ−Ａ線断面図である。

【図１０】Ｘコイル及びＹコイルの外観図である。

【図１１】磁気バブルチップの平面図である。

【図１２】従来の回転永久磁石の漏洩磁束と磁気バブル
素子の位置関係を示す説明図である。

【図１３】従来の磁気バブル素子に印加される磁界の強
さを示す説明図である。

【符号の説明】

１ 回転軸 ２ １回転内絶対値エンコーダ ４ 回転永久磁石 ５ 磁気バブル素子 ６ 磁気バブルチップ ７ Ｘコイル（駆動コイル） ８ Ｙコイル（駆動コイル） ９，１０ バイアス永久磁石 １５，１６，１７，１８ ヨーク ２０ 樹脂モールド部 ２１，２２，２３，２４ 磁気バブル駆動用コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大上 正勝 愛知県名古屋市東区矢田南五丁目１番14号 三菱電機株式会社 名古屋製作所内 (56)参考文献 特開 平１−129619（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−48811（ＪＰ，Ｕ)

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気バブルを順次転送する転送パターン
   を有する磁気バブルチップ及び前記磁気バブルチップに
   捲回され磁気バブルを駆動する回転磁界を発生する駆動
   コイルを有する磁気バブル素子と、前記磁気バブルチッ
   プに印加するバイアス磁界を発生するバイアス磁界用磁
   石と、Ｓ極Ｎ極が少なくとも一対着磁されて回転体の回
   転軸に固定され、前記回転軸の回転により前記磁気バブ
   ルの駆動磁界を発生する回転永久磁石と、前記転送パタ
   ーン上の磁気バブルの位置に基づき前記回転軸の回転数
   を検出する検出手段と、それぞれの一端が前記磁気バブ
   ルチップと同一平面上で、かつ、その周囲に対向して配
   置され、それぞれの他端が前記回転永久磁石と対向して
   配置されて、前記回転永久磁石と前記磁気バブルチップ
   とを結ぶ磁気回路が形成され、この磁気回路を介して前
   記回転永久磁石が発生した駆動磁界が前記磁気バブルに
   与えられる複数のヨークとを備えた回転数検出器。
2. 【請求項２】 磁気バブルを順次転送する転送パターン
   を有する磁気バブルチップからなる磁気バブル素子及び
   前記磁気バブルチップに印加するバイアス磁界を発生す
   るバイアス磁界用磁石を有する磁気バブル素子と、Ｓ極
   Ｎ極が少なくとも一対着磁されて回転体の回転軸に固定
   され、前記回転軸の回転により前記磁気バブルの駆動磁
   界を発生する回転永久磁石と、前記転送パターン上の磁
   気バブルの位置に基づき前記回転軸の回転数を検出する
   検出手段と、それぞれの一端が前記磁気バブルチップと
   同一平面上で、かつ、その周囲に対向して配置され、そ
   れぞれの他端が前記回転永久磁石と対向して配置され
   て、前記回転永久磁石と前記磁気バブルチップとを結ぶ
   磁気回路が形成され、この磁気回路を介して前記回転永
   久磁石が発生した駆動磁界が前記磁気バブルに与えられ
   る複数のヨークと、この複数のヨークに設けられ、転送
   パターン上の磁気バブルを駆動するための回転磁界を発
   生する磁気バブル駆動用コイルとを備えた回転数検出
   器。
3. 【請求項３】 回転永久磁石は、その外周に円周方向に
   沿って交互に磁極を設けたことを特徴とした請求項１又
   は２記載の回転数検出器。
4. 【請求項４】 回転永久磁石は、軸方向に磁極を設けた
   ことを特徴とした請求項１又は２記載の回転数検出器。
5. 【請求項５】 磁気バブル素子、バイアス磁界用磁石及
   び複数のヨークを樹脂で一体に成形した樹脂モールド部
   を設けたことを特徴とする請求項１，２，３又は４記載
   の回転数検出器。
6. 【請求項６】 樹脂モールド部を複数のヨークの他端を
   除いて覆い、該樹脂モールド部を磁気遮蔽する磁気遮蔽
   カバーを設けたことを特徴とする請求項５記載の回転数
   検出器。