KR20140138253A - 자기식 회전각 검출기 - Google Patents

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KR20140138253A
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다케시 무샤
진 이노우에
하지메 나카지마
다카시 오카무로
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

자기식 회전각 검출기는, 1회전할 때마다 자극이 n회(n은 1이상의 정수) 변화하도록 착자된 원반 모양의 자석과, 상기 자석과 일체로 회전하여 1회전할 때마다 자속 투과율이 m회(m은 2이상의 정수임, m＞n) 변화하도록 자속 투과율이 높은 부분과 낮은 부분이 교호로 반복되는 자성체 슬릿판과, 상기 자성체 슬릿판을 통과한 상기 자석으로부터의 자기를 검출하는 자기 센서와, 상기 자기 센서의 출력으로부터 상기 자석의 회전 각도를 구하는 연산부를 구비한다.

Description

자기식 회전각 검출기{MAGNETIC ROTATION ANGLE DETECTOR}
본 발명은 자기식(磁氣式) 회전각 검출기에 관한 것이다.
자기식 회전각 검출기에 있어서, 원반 모양의 자성체를 슬릿 형상으로 가공한 자성체 슬릿을 모터에 장착하여, 자성체 슬릿의 회전에 따른 자계 변화를 자기 센서에 의해서 검출하는 방법이 있다.
특허 문헌 1에는, 자기 인코더에 있어서, 자성체 슬릿판과 평판 자석의 사이에 검출체를 배치하고, 검출체에 있어서 자성체 슬릿판과 거의 동일한 지름의 원주 모양으로 복수의 자기 저항 소자를 배치하는 것이 기재되어 있다. 이것에 의해, 특허 문헌 1에 의하면, 자성체 슬릿판의 둘레 전체에 자기 저항 소자를 배치했으므로, 샤프트 플렉셔(shaft flexure)나 회전부의 설치 오차를 캔슬하고, 자성체 슬릿판의 회전을 검출할 수 있다고 되어 있다.
[특허 문헌 1] 일본국 특개 2003－121200호 공보
특허 문헌 1에 기재된 기술은, 자성체 슬릿과 평판 자석의 사이에 자기 센서(자기 저항 소자)를 배치함으로써, 자성체 슬릿의 회전 각도를 검출하는 것을 가능하게 하는 것이라고 생각할 수 있다. 자성체 슬릿을 이용한 특허 문헌 1에 기재된 자기식 회전각 검출기는, 인크리멘탈(incremental) 방식으로 불리는 것으로, 자성체 슬릿판의 회전에 의한 신호의 변화를 카운트함으로써, 상대적인 회전 각도를 검출하는 것이라고 생각할 수 있다.
한편,특허 문헌 1에 기재된 자기식 회전각 검출기에 있어서, 높은 분해능으로 절대적인 회전 각도를 검출하기 위해서는, 예를 들면, 자성체 슬릿을 이용한 자성체 슬릿판(회전 원판)에 동심원 모양으로 복수 주파수의 신호 트랙(signal track)을 마련할 필요가 있어, 검출체에 동심원 모양으로 복수의 자기 저항 소자를 배치할 필요가 있다고 생각할 수 있다. 이 경우, 회전 원판의 면적이 커져 버림과 아울러, 검출체의 면적도 커져 버려, 자기식 회전각 검출기가 대형화되어 버릴 가능성이 있다.
본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 높은 분해능으로 절대적인 회전 각도를 검출하기 위한 구성을 소형으로 할 수 있는 자기식 회전각 검출기를 얻는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 하나의 측면에 따른 자기식 회전각 검출기는, 1회전할 때마다 자극(磁極)이 n회(n은 1이상의 정수) 변화하도록 착자(着磁)된 원반 모양의 자석과, 상기 자석과 일체로 회전하여 1회전할 때마다 자속 투과율이 m회(m은 2이상의 정수임, m＞n) 변화하도록 자속 투과율이 높은 부분과 낮은 부분이 교호(交互)로 반복되는 자성체 슬릿판과, 상기 자성체 슬릿판을 통과한 상기 자석으로부터의 자기를 검출하는 자기 센서와, 상기 자기 센서의 출력으로부터 상기 자석의 회전 각도를 구하는 연산부를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 1회전할 때마다 자극이 n회(n은 1이상의 정수) 변화하도록 착자된 원반 모양의 자석과, 자석과 일체로 회전하여 1회전할 때마다 자속 투과율이 m회(m은 2이상의 정수임, m＞n) 변화하도록 자속 투과율이 높은 부분과 낮은 부분이 교호로 반복되는 자성체 슬릿판과, 자성체 슬릿판을 통과한 자석으로부터의 자기를 검출하는 자기 센서와, 자기 센서의 출력으로부터 자석의 회전 각도를 구하는 연산부를 구비하고 있으므로, 1개의 자기 트랙(magnetic track)으로부터 2개의 주파수 성분을 취출할 수 있기 때문에, 높은 분해능의 자기식 회전각 검출기를 작은 케이스로 실현할 수 있다. 즉, 자기식 회전각 검출기에 있어서, 높은 분해능(높은 해상도)으로 절대적인 회전 각도를 검출하기 위한 구성을 소형으로 할 수 있다.
도 1은 실시 형태 1에 의한 자기식 회전각 검출기의 구성도이다.
도 2는 실시 형태 1에 의한 회전 원판의 구성도이다.
도 3은 실시 형태 1에 의한 자기 센서의 출력 신호의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 실시 형태 1에 의한 자성체 슬릿판과 자기 센서의 위치를 나타내는 도면이다.
도 5는 실시 형태 1에 의한 각도 연산부로 구해지는 신호의 파형을 나타내는 도면이다.
도 6은 실시 형태 1에 의한 각도 연산부로 구해지는 신호의 파형을 나타내는 도면이다.
도 7은 실시 형태 2에 의한 자성체 슬릿판과 자기 센서의 위치를 나타내는 도면이다.
도 8은 실시 형태 2에 의한 각도 연산부로 구해지는 신호의 파형을 나타내는 도면이다.
도 9는 실시 형태 3에 의한 자기식 회전각 검출기의 구성도이다.
도 10은 실시 형태 3에 의한 자기식 회전각 검출기에서 자석으로부터의 자계 강도와 거리의 관계를 나타내는 도면이다.
도 11은 실시 형태 4에 의한 자기식 회전각 검출기의 구성도이다.
도 12는 실시 형태 4에 의한 회전 원판의 구성도이다.
도 13은 실시 형태 5에 의한 자기식 회전각 검출기의 구성도이다.
이하에, 본 발명에 따른 자기식 회전각 검출기의 실시 형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시 형태에 의해 이 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시 형태 1.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 의한 자기식 회전각 검출기의 일례를 나타낸 것이다. 자석(4)은 회전 샤프트(3)에 고정되어 있고, 자성체 슬릿판(5)과 자석(4)은 일체가 되어 회전 원판(1)을 구성하고 있다. 예를 들면, 자성체 슬릿판(5)과 자석(4)은, 각각, 회전 샤프트(3)가 삽입되는 구멍을 중심 근방에 가지는 중공(中空)의 원반 모양이다. 회전 원판(1)은 회전 샤프트(3)와 일체가 되어 회전한다. 자성체 슬릿판(5)을 사이에 두고 자석(4)과 대향하는 위치에, 도시되어 있지 않은 케이스에 고정된 자기 센서(2)가 설치되어 있다. 회전 원판(1)이 회전하여도, 자기 센서(2)의 위치는 변하지 않다. 자기 센서(2)는, 자계의 변화에 대응하여 출력이 변화한다. 각도 연산부(7)는, 자기 센서(2)로부터의 출력으로부터 회전 원판(1)의 회전각을 구하여, 출력한다.
회전 원판(1)과 자기 센서(2)는, 회전 샤프트(3)의 회전축을 따른 방향(z방향)에 있어서 간극을 통해서 배치되어 있다. 회전 원판(1)과 자기 센서(2)의 간격은, 자석(4) 및 자성체 슬릿판(5)의 자기 특성, 자기 센서(2)의 자계의 변화에 대한 감도, 자기식 회전각 검출기 전체의 조립상의 제약 등을 고려하여 결정된다. 또한, 회전 원판(1)에는 회전 샤프트(3)와의 체결을 위한 보스(boss) 등의 부재가 포함되는 것이 있지만, 실시 형태 1에서는 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 회전 원판(1)의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 회전 원판(1)은 자석(4) 및 자성체 슬릿판(5)으로 구성된다. 도 2에서는, 설명을 위해서, 자석(4)과 자성체 슬릿판(5)을 개별로 그리고 있지만, 실제로는 도 1에 도시된 바와 같이 자석(4)과 자성체 슬릿판(5)은 일체가 되어 회전한다. 예를 들면, 회전 샤프트(3)가 자성체 슬릿판(5)과 자석(4)에 각각 삽입됨으로써, 자성체 슬릿판(5)과 자석(4)이 각각 회전 샤프트(3)에 고정되어, 회전 샤프트(3)의 회전에 따라서 자석(4)과 자성체 슬릿판(5)은 일체가 되어 회전한다.
자석(4)의 자화 방향은, 일반적으로 지름 방향 착자라고 불린다. 예를 들면, 도 2에 있어서 자석(4)은, x축 방향으로 N극 및 S극이 착자된 상태이다. 도 1에 도시된 자기식 회전각 검출기로부터 자성체 슬릿판(5)을 제거한 상태로 자석(4)을 회전시켜, 자기 센서(2)에 인가되는 자계를 측정했을 경우, 회전 샤프트(3)에 고정된 자석(4)이 1회전할 때마다 자기 센서(2)에서 검출되는 자계가 1 주기씩 변화된다. 즉, 회전 샤프트(3)의 1회전에 대한 주파수를 n이라고 하면, n=1회의 자계 변화가 된다.
자성체 슬릿판(5)은, 예를 들면 원반 모양이고, 그 원주 방향을 따라서 일정한 각도 P［rad］마다 개구부와 차폐부가 반복되는 구조로 되어 있고, 개구부에 있어서는 도 2에 있어서의 z축 하부의 자석(4)의 자속을 z축 상부로 투과시키고, 차폐부에 있어서는 z축 하부의 자석(4)의 자속의 z축 상부로의 투과를 방해하는 것으로 되어 있다. 또한, 자성체 슬릿판(5)은 물리적으로 개구부가 형성되어 있지 않더라도, 개구부에 해당하는 부분이 자속 투과율이 높은 부재, 차폐부에 해당하는 부분이 자속 투과율의 낮은 부재로 형성되고, 이것들이 반복되는 구조로 되어 있어도 상관없다.
도 2에 도시된 예에서는, 자성체 슬릿판(5)의 개구부의 폭과 차폐부의 폭이, 예를 들면, 약어 P/2［rad］로 균등하다. 회전 샤프트(3)에 고정된 자성체 슬릿판(5)이 1회 회전하면, 자계가 변화하는 횟수가 m=2π/P이다. 도 2에 도시된 예에서는, P=2π/16［rad］이며, 개구부와 차폐부가 16세트 존재하고 있다. 즉, 회전 샤프트(3)에 고정된 자성체 슬릿판(5)의 1회전에 대한 주파수를 m이라고 하면, m=16회의 자계 변화가 된다. 또한, m은 n보다 큰 정수라고 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 회전 샤프트(3)의 1회전에 대한 주파수 n=1로 착자된 자석(4)의 위에, 회전 샤프트(3)의 1회전에 대한 주파수 m=16로 개구부와 차폐부가 반복되는 자성체 슬릿판(5)을 설치하고, 회전 샤프트(3)를 회전시키면, 자기 센서(2)에서 검출되는 자계의 강도는, 도 3에 도시된 바와 같이, 1회전에 대해서 주파수 n=1의 큰 자계 변화 중에 주파수 m=16의 정밀한 자계 변화가 중첩되는 것 같은 파형이 된다.
여기서, 도 3에 도시된 자기 센서(2)의 출력인 주파수 n=1, m=16과 같은 2개의 주파수 성분이 중첩된 신호로부터, n=1과 m=16의 2개의 주파수 성분으로 분리하는 방법에 대해 설명한다.
도 4는, 도 1에 있어서의 자성체 슬릿판(5) 및 자기 센서(2)를, z축의 상방향에서 본 도면이다. 설명을 위해서, 자성체 슬릿판(5)은 파선으로 도시되어 있다. 자기 센서(2)는 어레이 모양으로 배치된 자기 검출 소자 그룹(6)으로 구성되고, 도 4에서는, 자기 검출 소자 그룹(6)은 P/2[rad]의 간격으로 배치된 2개의 자기 검출 소자(61 및 62)로 구성되어 있다. 이때, 자기 검출 소자(61)로부터의 출력을 F1(θ), 자기 검출 소자(62)로부터의 출력을 F2(θ)라고 하면, 이하의 식 (1)로 표현된다.
[수 1]
Figure pct00001
자기 센서(2)의 출력인 F1(θ) 및 F2(θ)는, 각도 연산부(7)에 입력된다. 여기서, P/2=π/m이기 때문에, 이하의 식 (2)의 관계가 성립된다.
[수 2]
Figure pct00002
A1=A2, B1=B2라고 하면, F1(θ)＋F2(θ)는, 이하의 식 (3)과 같이 된다.
[수 3]
Figure pct00003
즉, F1(θ)＋F2(θ)로부터는, 주파수 m의 주기 변동 성분인 mθ 성분이 제거되어, 주파수 n의 주기 변동 성분인 nθ 성분만의 정현파가 얻어진다. F1(θ)＋F2(θ)의 모습을, 도 5에 도시하고 있다.
추가로, F1(θ)＋F2(θ)의 연산으로 얻어진 신호의 진폭이 A2가 되도록 각도 연산부(7)의 내부에서 게인 조정하여, F2(θ)로부터 그 결과를 유도함으로써, 이하의 식 (4)에 나타낸 바와 같이, 주파수 m의 주기 변동 성분인 mθ 성분의 정현파 출력을 얻을 수 있다.
[수 4]
Figure pct00004
다만, 이 출력에 있어서는 주파수 nθ의 성분이 남지만, n과 m의 차가 크면, nθ의 성분은 작아진다. 식 (4)에서 나타낸 신호의 파형의 모습을, 도 6에 나타낸다.
이들 처리에 의해, 1개의 트랙으로부터 주파수 n과 주파수 m의 2개의 신호를 취출할 수 있다. 예를 들면, n=1의 경우, 주파수 n의 신호에서는, 회전 샤프트(3)와 일체가 되어 회전하는 회전 원판(1)이 1회전 내의 어느 위치에 있는지를 검출할 수 있다. 추가로, 주파수 m의 신호로부터는, 보다 분해능(해상도)이 높은 위치 검출이 가능해진다. 따라서 주파수 n의 신호 및 주파수 m의 신호로부터, 회전 원판(1)의 절대 위치를 고 정밀도로 검출할 수 있다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는 1개의 자기 트랙으로부터 2개의 주파수 성분을 취출할 수 있기 때문에, 높은 분해능의 자기식 회전각 검출기를 작은 케이스로 실현할 수 있다. 즉, 자기식 회전각 검출기에 있어서, 높은 분해능(높은 해상도)으로 절대적인 회전 각도를 검출하기 위한 구성을 소형으로 할 수 있다.
또한, 실시 형태 1에서는, n=1, m=16의 예를 나타냈지만, n과 m의 값은, 이것으로 한정하는 일 없이, m＞n이 되는 1이상의 정수이면 좋다. n=1의 경우는 회전 원판(1)의 절대 위치가 검출 가능했지만 , 예를 들면, n=2의 경우는, 회전 대칭인 2점의 위치 중 어느 것인지가 검출 가능하다.
실시 형태 1에서는, 자기 검출 소자(61, 62)의 설치 위치와 각도 연산부(7)의 연산 처리에 의해서 주파수 n과 주파수 m의 주기 변동 성분을 취출하는 예에 대해 설명했지만, 본 발명은 이 분리 방법으로 한정하는 일 없이, 예를 들면, 자기 검출 소자를 1개 만으로 하고, 각도 연산부(7)에 대해 푸리에 변환 처리 후에 주파수 n의 성분과 주파수 m의 성분을 분리하고, 역푸리에 변환 처리에 의해서 주파수 n의 정현파 파형과 주파수 m의 정현파 파형을 얻는 것으로 해도 좋다.
실시 형태 2.
본 실시 형태 2에 의한 자기식 회전각 검출기의 구성을, 도 7을 이용하여 설명한다. 도 7은 실시 형태 2에 의한 자기식 회전각 검출기에 있어서의 자성체 슬릿판(5)과 자기 센서(2)의 위치 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 7을 실시 형태 1에 의한 자성체 슬릿판(5)과 자기 센서(2)의 위치 관계를 나타내는 도 4와 비교하면, 자기 센서(2)의 자기 검출 소자(61 및 62)의 설치 위치가 다른 점 이외는, 같다. 또, 도 7에 있어서는, 해칭 부분은 자성체 슬릿판(5)의 아래에 자석(4)의 S극이 있는 것을 나타내고 있고, 자성체 슬릿판(5)은 회전 샤프트(3)의 회전축(8)을 중심으로 하여 회전하고 있다. 실시 형태 2에 있어서는, 도 7에 도시된 바와 같이, 자기 검출 소자(61과 62)가, 회전축(8)에 대해서 180도의 위치로 설정되어 있다. 자석(4)의 착자의 주파수 n이 2이상일 때는, 자기 검출 소자(61과 62)는 자석(4)의 착자 피치를 Q(Q=2π/n)라고 했을 때에, 서로 Q/2의 간격으로 배치된다.
이때, 자기 검출 소자(61)로부터의 출력을 F1(θ), 자기 검출 소자(62)로부터의 출력을 F2(θ)라고 하면, 이하의 식 (5)로 표현된다.
[수 5]
자기 센서(2)의 출력인 F1(θ) 및 F2(θ)는, 각도 연산부(7)(도 1 참조)에 입력된다. 여기서, Q/2=π/n이기 때문에, 이하의 식 (6)의 관계가 성립된다.
[수 6]
Figure pct00006
A1=A2, B1=B2라고 하면, F1(θ)＋F2(θ)는, 이하의 식 (7)과 같이 된다.
[수 7]
Figure pct00007
즉, F1(θ)＋F2(θ)로부터는, 주파수 n의 주기 변동 성분인 nθ성분이 제거되어, 주파수 m의 주기 변동 성분인 mθ 성분만의 정현파가 얻어진다. F1(θ)＋F2(θ)의 모습을, 도 8에 나타낸다.
여기서, m과 n의 관계를 m=n×2k(k는 자연수)라고 한정했을 경우, F2(θ)는 이하의 식 (8)과 같이 된다.
[수 8]
Figure pct00008
따라서 F1(θ)＋F2(θ)의 출력의 게인 및 위상을 조정하여 sin(mθ)의 값을 취출하고, F2(θ)로부터 이 값을 ?으로써, 주파수 n의 주기 변동 성분인 nθ 성분만의 정현파를 얻을 수 있다.
실시 형태 2에 의한 자기식 회전각 검출기에서는, 실시 형태 1에 의한 자기식 회전각 검출기와 비교해서, 주파수 n과 주파수 m의 2개의 신호를 보다 고정밀도로(예를 들면, 완전하게) 분리하여 취출할 수 있다.
실시 형태 3.
도 9는 본 발명의 실시 형태 3에 의한 자기식 회전각 검출기의 측면도이다. 본 실시 형태의 기본적인 구성은 본 발명의 실시 형태 1 및 2에 의한 자기식 회전각 검출기와 거의 마찬가지이지만, 자석(4)과 자성체 슬릿판(5)의 사이에 두께 T의 비자성체의 스페이서(9)가 마련되는 점이 다르다. 스페이서(9)는, 예를 들면, 회전 샤프트(3)가 삽입되는 구멍을 중심 근방에 가지는 중공의 원반 모양이다. 스페이서(9)는, 자석(4)과 자성체 슬릿판(5)이 일체가 되어 회전한다. 예를 들면, 회전 샤프트(3)가 자성체 슬릿판(5)과 스페이서(9)와 자석(4)에 각각 삽입됨으로써, 자성체 슬릿판(5)과 스페이서(9)와 자석(4)이 각각 회전 샤프트(3)에 고정되어, 회전 샤프트(3)의 회전에 따라서 자석(4)과 스페이서(9)와 자성체 슬릿판(5)은 일체가 되어 회전한다.
다음으로, 도 10을 이용하여, 본 실시 형태의 상세에 대하여 설명한다. 자석(4)으로부터 발생하는 자석(4)의 표면(자성체 슬릿판(5)에 대향하는 면)의 자계 강도를 1이라고 하면, 자석(4)으로부터 발생하는, 자석(4)으로부터 떨어진 위치에서의 자계 강도는, 자석(4)으로부터의 거리의 2승에 반비례하여 저하된다.
실시 형태 1 및 2에서는, 자석(4)의 표면의 가장 자계가 큰 포인트(자석(4)에 있어서의 자성체 슬릿판(5)에 대향하는 면)의 근방에서, 자성체 슬릿에 의한 자계의 변조를 달성하는 것이 된다. 자성체 슬릿판(5)의 두께가 얇고 자석(4)으로부터의 자계 강도가 큰 경우, 자성체 슬릿판(5)이 자기 포화되어 버려서, 자석(4)으로부터의 자계 변화에 대해서 자성체 슬릿에 의한 자계의 변조를 충분히 얻을 수 없는 경우가 상정된다.
본 실시 형태에서는, 자석(4)과 자성체 슬릿판(5)의 사이에 비자성체의 스페이서(9)가 마련되어 있고, 자석(4)으로부터 스페이서의 두께 T만큼 떨어진 위치에서, 자성체 슬릿에 의한 자계의 변조를 달성하고 있다. 이것에 의해, 자석(4)으로부터의 자계 강도가 큰 경우에, 자성체 슬릿판(5)에 있어서의 자기 포화를 억제할 수 있어, 자석(4)으로부터의 자계 변화에 대해서 자성체 슬릿에 의한 자계의 변조를 충분히(요구되는 성능을 충족하는 레벨로) 행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 예를 들면, 자석(4)으로부터의 자계 강도가 0.7인 위치에서 자성체 슬릿에 의한 자계의 변조가 달성되도록 스페이서의 두께 T를 설정하고 있는 경우를 예시하고 있지만, 요구되는 성능에 따라서, 스페이서의 두께 T를 임의로 설정할 수 있다.
예를 들면, 본 실시 형태의 방법을 이용하면, 주파수 n의 정현파 파형과 주파수 m의 정현파 파형의 출력 비율을 임의로 설정할 수 있으므로, 각도 연산부(7)의 연산 처리 능력을 향상시킬 수 있어, 보다 신뢰성이 높은 회전각 검출기를 얻을 수 있다.
실시 형태 4.
도 11은 본 발명의 실시 형태 4에 의한 자기식 회전각 검출기의 일례를 나타낸 것이다. 도 11을 본 발명의 실시 형태 1에 의한 자기식 회전각 검출기를 나타낸 도 1과 비교하면, 회전 원판(1)의 중앙 부분에 회전 샤프트(3)와 일체가 되어 회전하는 자석(14)이 설치되어 있는 것 이외는 기본적으로 같다. 자석(4), 자성체 슬릿판(5) 및 자석(14)은, 회전 샤프트(3)와 일체가 되어 회전한다.
도 12는 회전 원판(1)의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 회전 원판(1)은, 자석(4) 및 자성체 슬릿판(5)으로 구성된다. 도 12에서는, 설명을 위해서 자석(4)과 자성체 슬릿판(5)을 개별로 그리고 있지만, 실제로는 도 11에 도시된 바와 같이 자석(4)과 자성체 슬릿판(5)은 일체가 되어 회전한다.
자석(4)은 회전 샤프트(3)의 1회전에 대해서 n=16회의 자계 변화가 발생하도록 형성되어 있고, 자성체 슬릿판(5)은 회전 샤프트(3)의 1회전에 대해서 m=256회의 자계 변화가 발생하도록 형성되어 있다. 추가로, 자석(14)은 회전 샤프트(3)의 1회전에 대해서 l=1의 자계 변화가 발생하도록 형성되어 있다. 따라서 자기 센서(2)에 인가되는 자계는, 회전 샤프트가 1회전할 때마다, 주파수 n=16의 큰 변화 중에 주파수 m=256의 세밀한 변화가 중첩된 것 같은 자계 변화가 발생하고, 추가로, 그 파형에 주파수 l=1의 큰 변화가 중첩되는 것 같은 파형이 된다.
이 출력을 분리하는 방법으로서는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 자기 센서(2) 내의 자기 검출 소자(61)와 자기 검출 소자(62)의 간격을 P/2로 배치함으로써, 1회전 m주기의 성분을 제거한 출력을 얻도록 해도 좋다. 또, 실시 형태 2와 같이 자기 검출 소자(61)와 자기 검출 소자(62)의 간격을 Q/2로 배치함으로써, 1회전 n주기의 성분을 제거한 출력을 얻도록 해도 좋다. 푸리에 변환 처리 등에 의해서, 각 주파수 성분을 분리해도 좋다.
이와 같이, 1개의 자기 트랙만으로 3가 다른 주파수 성분의 신호를 취출할 수 있기 때문에, 소형화와 고분해능화의 양립이 가능해진다.
실시 형태 5.
도 13은 본 발명의 실시 형태 5에 의한 자기식 회전각 검출기의 일례를 나타낸 것이다. 도 13을 본 발명의 실시 형태 1에 의한 자기식 회전각 검출기를 나타낸 도 1과 비교하면, 자성체 슬릿판(5)이 자성체 슬릿판(51)으로 변해있는 점 이외는 같다.
실시 형태 1에 있어서는, 자성체 슬릿판(5)은 자석(4)과 별개로 형성하고, 자석(4)과 일체가 되도록 설치하는 것으로 했다. 실시 형태 4에 있어서는, 자석(4)의 위에 자기 잉크를 이용한 인쇄 등에 의해서 자성체 슬릿판(51)을 형성한다. 이것에 의해, 자성체 슬릿판(5)과 자석(4)을 접착 등에 의해 일체화했을 때에 비하여, 고속 회전시나 고온시 벗겨져 떨어질 염려가 없어, 보다 신뢰성이 높은 자기식 회전각 검출기를 얻을 수 있다.
[산업상의 이용 가능성]
이상과 같이, 본 발명에 따른 자기식 회전각 검출기는 자성체 슬릿판의 회전 각도의 검출에 유용하다.
2: 자기 센서,
4: 자석,
5, 51: 자성체 슬릿판,
7: 각도 연산부.

Claims (7)

1회전할 때마다 자극(磁極)이 n회(n은 1이상의 정수) 변화하도록 착자(着磁)된 원반 모양의 자석과,
상기 자석과 일체로 회전하여 1회전할 때마다 자속 투과율이 m회(m은 2이상의 정수임, m＞n) 변화하도록 자속 투과율이 높은 부분과 낮은 부분이 교호(交互)로 반복되는 자성체 슬릿판과,
상기 자성체 슬릿판을 통과한 상기 자석으로부터의 자기(磁氣)를 검출하는 자기 센서와,
상기 자기 센서의 출력으로부터 상기 자석의 회전 각도를 구하는 연산부를 구비하는 자기식 회전각 검출기.
청구항 1에 있어서,
상기 연산부는, 상기 자석이 1회전할 때의 주파수 n의 신호 성분과 주파수 m의 신호 성분을 분리하여 상기 자석의 회전 각도를 구하는 것을 특징으로 하는 자기식 회전각 검출기.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 자기 센서는 π/m[rad]의 간격으로 배치된 복수의 자기 검출 소자를 가지는 것을 특징으로 하는 자기식 회전각 검출기.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 자기 센서는, π/n[rad]의 간격으로 배치된 복수의 자기 검출 소자를 가지는 것을 특징으로 하는 자기식 회전각 검출기.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자석과 상기 자성체 슬릿판의 사이에 마련된 비자성체의 스페이서를 추가로 구비하고,
상기 자석과 상기 자성체 슬릿판의 사이에 일정한 간격이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 자기식 회전각 검출기.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
1회전할 때마다 자극이 k회(k는 1이상의 정수임, k＜n) 변화하도록 착자되고, 상기 자석의 내측에 배치된 원반 모양의 제2 자석을 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 자기식 회전각 검출기.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자성체 슬릿판은, 상기 자석의 표면에 자기 잉크로 인쇄되어 있는 것을 특징으로 하는 자기식 회전각 검출기.
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