TWI691701B - 編碼器 - Google Patents

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TWI691701B TW108116337A TW108116337A TWI691701B TW I691701 B TWI691701 B TW I691701B TW 108116337 A TW108116337 A TW 108116337A TW 108116337 A TW108116337 A TW 108116337A TW I691701 B TWI691701 B TW I691701B
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Abstract

本發明的編碼器(50)係具備:磁感測器(1),係對於磁場的檢測的靈敏度具有指向性,對於讀取方向之磁場的檢測的靈敏度高,而對於角度相對於讀取方向愈大的方向之磁場的檢測的靈敏度愈低;編碼器基板(3),係搭載磁感測器(1);磁屏蔽(2),係具有包覆磁感測器(1)之側方之側面部(2a)及覆蓋磁感測器(1)之上方的上面部(2b),以遮蔽磁場;永久磁鐵(4),係與編碼器基板(3)相對向配置;軸(5),係於前端安裝有永久磁鐵(4);以及托架(6),係將軸(5)支撐成可轉動;磁屏蔽(2)係於側面部(2a)設有形成供連結器插入之連結器插入部的缺口(21),連結器插入部係配置於與磁感測器(1)沿讀取方向延伸的延伸區域不重疊的位置,連結器插入部的開口寬度係小於磁感測器(1)之讀取方向的尺寸。

Description

編碼器
本發明係關於具備有磁屏蔽及磁感測器的編碼器。
搭載有磁感測器之磁性編碼器中,係將用以產生使磁感測器動作之磁通的永久磁鐵配置於軸中心,以基板上的磁感測器來檢測出從永久磁鐵產生的磁通。然而,當編碼器的周圍存在有產生磁場的裝置或電力線路時,外部磁場會干擾到從永久磁鐵產生的磁通,而有引起動作不良的問題,因而必須配置磁屏蔽來遮蔽外部磁場。
專利文獻1揭示一種磁性編碼器,其係將磁罩蓋配置成為使軟磁性部位於不會對磁感測器的動作磁場造成影響的位置。
[先前技術文獻] [專利文獻]
(專利文獻1)日本特開2015-169439號公報
然而,專利文獻1所揭示的編碼器係與檢測從永久磁鐵產生的磁通之磁感測器的檢測方向相同方向的外部磁場可通過非磁性部而侵入磁罩蓋的構造。因此,與磁感測器的檢測方向相同方向的外部磁場通過非磁性部而侵入磁罩蓋內,使得磁感測器之檢測結果的雜訊成分增大,而存在有轉動角的檢測精度降低的問題。
本發明係鑑於上述實情而完成者,目的在於獲得抑制了因外部磁場而使轉動角的檢測精度降低的編碼器。
為解決上述的課題而達成目的,本發明的編碼器係具備:磁感測器,係對於磁場的檢測的靈敏度具有指向性,對於讀取方向之磁場的檢測的靈敏度高,而對於角度相對於讀取方向愈大的方向之磁場的檢測的靈敏度愈低;編碼器基板,係搭載磁感測器;磁屏蔽,係具有包覆磁感測器之側方之側面部及覆蓋磁感測器之上方的上面部,以遮蔽磁場;永久磁鐵,係與編碼器基板相對向配置;軸,係於前端安裝有永久磁鐵;以及托架,係將軸支撐成可轉動。磁屏蔽係於側面部設有形成供連結器插入之連結器插入部的缺口或孔。連結器插入部係配置於與磁感測器沿讀取方向延伸的延伸區域不重疊的位置。連結器插入部的開口寬度係小於磁感測器之讀取方向的尺寸。
本發明的編碼器可達成能夠抑制因外部磁場而使轉動角的檢測精度降低的效果。
1:磁感測器
2:磁屏蔽
2a:側面部
2b:上面部
3:編碼器基板
4:永久磁鐵
5:軸
6:托架
7:間隔件
8:基板保持構件
9:磁屏蔽板
11:延伸區域
21:缺口
21a:開口面
50:編碼器
A:缺口21的開口寬度
B:磁感測器1之讀取方向的尺寸
D:箭號(磁感測器1之讀取方向)
第1圖係本發明之實施形態1之編碼器的立體圖。
第2圖係實施形態1之編碼器之磁屏蔽的立體圖。
第3圖係顯示實施形態1之編碼器的磁感測器與磁屏蔽之位置關係的圖。
第4圖係顯示實施形態1之編碼器的磁感測器與磁屏蔽之位置關係的圖。
第5圖係本發明之實施形態2之編碼器的立體圖。
第6圖係顯示實施形態2之編碼器的磁感測器與磁屏蔽之位置關係的圖。
第7圖係顯示實施形態2之編碼器的磁感測器與磁屏蔽之位置關係的圖。
第8圖係顯示實施形態2之編碼器的磁感測器與磁屏蔽之位置關係的圖。
第9圖係本發明之實施形態3之編碼器的立體圖。
第10圖係實施形態3之編碼器的立體圖。
以下依據圖式來詳細說明本發明之實施形態的編碼器。此外,本實施形態並非用以限定本發明。
實施形態1
第1圖係本發明之實施形態1之編碼器的立體圖。實施形態1的編碼器50係具備:永久磁鐵4,其係與軸5一同轉動;磁感測器1,其係對於磁場的檢測的靈敏度具有指向性,對於讀取方向之磁場的檢測的靈敏度高,而對於角度相對於讀取方向愈大的方向之磁場的檢測的靈敏度愈低;編碼器基板3,其係安裝有磁感測器1;托架6,其係以非磁性材料形成且將軸5支撐成可轉動;磁屏蔽2,其係包覆編碼器基板3;間隔件7,其係配置於托架6與磁屏蔽2之間;以及基板保持構件8,其係設置於托架6且支撐編碼器基板3。第1圖所示的間隔件7係僅介於托架6與磁屏蔽2之間的環形狀,惟也可為包覆編碼器基板3的圓頂罩。
第2圖係實施形態1之編碼器之磁屏蔽的立體圖。磁屏蔽2係具有包覆磁感測器1之側方之側面部2a及覆蓋磁感測器1之上方的上面部2b。磁屏蔽2之側面形成有供與編碼器基板3連接之連結器插入之作為連結器插入部的缺口21。此外,磁屏蔽2之側面也可形成作為連結器插入部的孔。磁屏蔽2係以冷軋鋼或碳鋼等磁性材料形成。
永久磁鐵4係配置成與編碼器基板3相對向。永久磁鐵4係設置於軸5的前端。永久磁鐵4係釹系、釤系或肥粒鐵系的磁鐵。永久磁鐵4可直接固定於軸5,也可隔著未圖示的構件來固定。
第3圖係顯示實施形態1之編碼器的磁感測器與磁屏蔽之位置關係的圖。磁感測器1係對於磁場的檢測的靈敏度具有指向性,對於第3圖中箭號D所示之方向之磁場的檢測的靈敏度高,而對於愈接近與箭號D正交的方向之方向的磁場的檢測的靈敏度愈低。以下將箭號D的方向稱為磁感測器1之讀取方向。磁屏蔽2係以在與磁感測器1沿讀取方向延伸的延伸區 域11不重疊的位置配置有缺口21的狀態,覆蓋磁感測器1。從缺口21的方向施加外部磁場時,磁通會從缺口21侵入到磁屏蔽2內,但由於磁感測器1之讀取方向與磁通的方向為正交方向,故磁感測器1對於外部磁場的檢測的靈敏度變低,雜訊成分變小。此外,從磁感測器1之讀取方向施加外部磁場時,磁屏蔽2係覆蓋著與延伸區域11重疊的位置,因而抑制外部磁場侵入磁屏蔽2內。從而,即使於磁屏蔽2開設有缺口21,從軸5的半徑方向施加外部磁場時,也能夠降低磁感測器1之磁場的檢測結果包含的雜訊成分。
由於間隔件7介於托架6與磁屏蔽2之間,托架6與磁屏蔽2不會直接接觸,而維持隔著間隔件7之厚度而分離的狀態。由於間隔件7介於托架6與磁屏蔽2之間,托架6與磁屏蔽2係熱性隔離。藉由在托架6與磁屏蔽2之間設置熱的傳遞上的間隙,能夠抑制使軸5轉動之馬達的驅動時來自軸5的熱傳導。特別是將托架6與磁屏蔽2之間的距離設為5mm以下時,能夠防止磁通侵入磁屏蔽2之內側,而能夠降低磁感測器1之磁場的檢測結果包含的雜訊成分。
藉由將磁屏蔽2之缺口21的開口寬度A設為小於磁感測器1之讀取方向的尺寸B,能夠防止磁通侵入磁屏蔽2之內側,而能夠提高使磁感測器1之磁場的檢測結果包含的雜訊成分降低的效果。
第4圖係顯示實施形態1之編碼器的磁感測器與磁屏蔽之位置關係的圖。如第4圖所示,磁屏蔽2係配置成磁屏蔽2之缺口21的開口面21a的法線方向與磁感測器1之讀取方向垂直,藉此,有外部磁場施加時,能夠更降低磁感測器1之磁場的檢測結果包含的雜訊成分。
如第2圖所示,藉由使缺口21不達到磁屏蔽2之上面部2b,即使被施加軸5之軸向之外部磁場時,也能夠降低磁感測器1之磁場的檢測結果包含的雜訊成分。
實施形態1之編碼器50即使於磁屏蔽2設置作為連結器插入部的缺口21,於有外部磁場施加時,也能夠降低磁感測器1之磁場的檢測結果包含的雜訊成分。實施形態1之編碼器50係於從與缺口21的開口面21a交叉的方向施加外部磁場時,磁通會通過缺口21而侵入磁屏蔽2內,但由於磁通為與磁感測器1之讀取方向交叉之方向的磁通,故磁感測器1之磁場的檢測結果包含的雜訊成分少。此外,從磁感測器1之讀取方向施加外部磁場時,由於缺口21配置在與延伸區域11不重疊的位置,所以能夠降低磁感測器1之磁場的檢測結果包含的雜訊成分。因此,實施形態1的編碼器50係對於外部磁場的耐受性高,而能夠提高軸5之轉動角的檢測精度。此外,由於不須以磁屏蔽2包覆包含有連結器的編碼器50整體,所以可達成編碼器50的小型化。
實施形態2
第5圖係本發明之實施形態2之編碼器的立體圖。實施形態2的編碼器50與實施形態1的編碼器50不同之點係在於編碼器基板3搭載有複數個磁感測器1。
第6圖係顯示實施形態2之編碼器的磁感測器與磁屏蔽之位置關係的圖。如第6圖所示,磁屏蔽2係包覆到與最接近缺口21之位置的磁感測器1的延伸區域11重疊的位置。
第7圖係顯示實施形態2之編碼器的磁感測器與磁屏蔽之位置關係的圖。如第7圖所示,磁屏蔽2係配置成磁屏蔽2之缺口21的開口面21a的法線方向與磁感測器1之讀取方向垂直,藉此,有外部磁場施加時,能夠更降低磁感測器1之磁場的檢測結果包含的雜訊成分。
第8圖係顯示實施形態2之編碼器的磁感測器與磁屏蔽之位置關係的圖。藉由將磁屏蔽2之缺口21的開口寬度A設為小於磁感測器1之讀取方向的尺寸,能夠防止磁通侵入磁屏蔽2之內側,而能夠提高使磁感測器1之磁場的檢測結果包含的雜訊成分降低的效果。
實施形態2之編碼器50係藉由搭載複數個磁感測器1而能夠防止漏檢測而達到功能安全化。
實施形態3
第9圖係本發明之實施形態3之編碼器的立體圖。實施形態3之編碼器50與實施形態1之編碼器50不同之點係在於較永久磁鐵4更靠近托架6側配置有磁屏蔽板9。
由於間隔件7介於磁屏蔽板9與磁屏蔽2之間,所以托架6與磁屏蔽2之間形成有磁屏蔽板9的厚度與間隔件7之厚度相加而成之厚度的間隙。由於間隔件7介於磁屏蔽板9與磁屏蔽2之間,磁屏蔽板9與磁屏蔽2係熱性隔離。因此,磁屏蔽板9、托架6、磁屏蔽2皆熱性隔離。藉由在磁屏蔽板9與磁屏蔽2之間設置熱的傳遞上的間隙,能夠抑制使軸5轉動之馬達的驅動時來自軸5的熱傳導,同時能夠降低磁感測器1之磁場的檢測結果包含的雜訊成分。特別是將托架6與磁屏蔽2之間的距離設為5mm以下時,能夠防 止磁通侵入磁屏蔽2之內側,而能夠降低磁感測器1之磁場的檢測結果包含的雜訊成分。
實施形態3之編碼器50即使被施加軸5之軸向的外部磁場時,也能夠降低磁感測器1之磁場的檢測結果包含的雜訊成分。
第10圖係實施形態3之編碼器的立體圖。也可為對於在編碼器基板3搭載有複數個磁感測器1之實施形態2的編碼器50追加磁屏蔽板9的構成。與第9圖所示的編碼器50同樣地,即使被施加軸5之軸向的外部磁場時,也能夠降低磁感測器1之磁場的檢測結果包含的雜訊成分。
以上的實施形態所示的構成係顯示本發明之內容的一例者,可與其他公知的技術組合,也可在不脫離本發明之要旨的範圍內省略、變更構成的一部分。
1‧‧‧磁感測器
2‧‧‧磁屏蔽
2a‧‧‧側面部
2b‧‧‧上面部
3‧‧‧編碼器基板
4‧‧‧永久磁鐵
5‧‧‧軸
6‧‧‧托架
7‧‧‧間隔件
8‧‧‧基板保持構件
50‧‧‧編碼器

Claims (8)

  1. 一種編碼器,係具備: 磁感測器,係對於磁場的檢測的靈敏度具有指向性,對於讀取方向之磁場的檢測的靈敏度高,而對於角度相對於前述讀取方向愈大的方向之磁場的檢測的靈敏度愈低; 編碼器基板,係搭載前述磁感測器; 磁屏蔽,係具有包覆前述磁感測器之側方之側面部及覆蓋前述磁感測器之上方的上面部,以遮蔽磁場; 永久磁鐵,係與前述編碼器基板相對向配置; 軸,係於前端安裝有前述永久磁鐵;以及 托架,係將前述軸支撐成可轉動; 前述磁屏蔽係於前述側面部設有形成供連結器插入之連結器插入部的缺口或孔, 前述連結器插入部係配置於與前述磁感測器沿前述讀取方向延伸的延伸區域不重疊的位置, 前述連結器插入部的開口寬度係小於前述磁感測器之讀取方向的尺寸。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之編碼器,其中,前述連結器插入部的開口面的法線方向與前述讀取方向係垂直。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之編碼器,其中,前述編碼器基板搭載有複數個前述磁感測器, 前述連結器插入部係配置於與最接近前述連結器插入部之前述磁感測器沿前述讀取方向延伸的延伸區域不重疊的位置。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之編碼器,其中,前述連結器插入部的開口面的法線方向與最接近前述連結器插入部之前述磁感測器的前述讀取方向係垂直。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之編碼器,其中,前述連結器插入部的開口寬度係小於最接近前述連結器插入部之前述磁感測器的前述讀取方向的尺寸。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之編碼器,其中,前述連結器插入部係未到達前述上面部。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之編碼器,係於較前述永久磁鐵更靠前述托架側具有遮蔽磁場的磁屏蔽板。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之編碼器,其中,前述磁屏蔽與前述托架係熱性隔離。
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