WO2010029742A1 - 回転検出装置および回転検出装置付き軸受 - Google Patents

回転検出装置および回転検出装置付き軸受 Download PDF

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rotation detection
detection device
encoder
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高橋亨
上野新太郎
デビオルパスカル
ピーターシュミッツシリル
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    • G01D2205/80—Manufacturing details of magnetic targets for magnetic encoders

Definitions

  • the present invention relates to a rotation detection device used for rotation angle detection in various devices, particularly rotation angle detection for rotation control of various motors, and a bearing with a rotation detection device equipped with the rotation detection device.
  • a ring-shaped magnetic pulse generating means such as a magnetic encoder in which magnetic pole pairs are arranged in the circumferential direction for generating magnetic pulses, and a substantially linear shape in the circumferential direction with respect to the magnetic pulse generating means
  • a plurality of magnetic sensor elements that detect the magnetic pulse, and an absolute angle is detected by calculating an output signal of the magnetic sensor element (for example, Patent Documents 1 and 2).
  • a magnetic drum having two magnetic encoders having different numbers of magnetic pole pairs per one rotation and two magnetic sensors for detecting the magnetic field of each magnetic encoder are provided, and the magnetic sensor detects 2
  • an apparatus that detects an absolute angle based on a phase difference between magnetic field signals of two magnetic encoders for example, Patent Document 3
  • the rotation detection device configured as described above, when a plurality of magnetic sensors and an arithmetic processing circuit are integrated on the same semiconductor chip, let's narrow the interval between the magnetic sensors by arranging two magnetic encoders adjacent to each other. Then, the magnetic patterns of both magnetic encoders interfere with each other, and the angle detection accuracy deteriorates. As a result, the phase difference for calculating the absolute angle cannot be obtained accurately, and the absolute angle calculation error increases.
  • the above problem can be solved by widening the arrangement interval of the magnetic sensors, but this increases the area of the semiconductor chip and causes an increase in cost. Moreover, when combining magnetic magnets magnetized separately, it takes time to assemble.
  • An object of the present invention is to provide a rotation detection device having a simple structure and capable of accurately detecting an absolute angle with high resolution and a bearing with a rotation detection device equipped with the rotation detection device.
  • a rotation detection device includes a plurality of magnetic encoders provided in a concentric ring shape, each having a magnetized row pattern in which magnetic poles are arranged on a circumference, and different numbers of magnetic poles, and magnetic fields of these magnetic encoders, respectively.
  • a plurality of magnetic sensors to be detected, and angle calculation means for obtaining an absolute angle of the magnetic encoder based on a magnetic field signal detected by each of the magnetic sensors, and the plurality of magnetic encoders are attached to one or a plurality of core bars.
  • the cored bar is integrally formed with a protruding portion located between the adjacent magnetic encoders protruding to the surface side where the magnetic encoder is provided.
  • the absolute angle can be detected. For example, when a magnetic pole pair is rotated using a magnetic encoder having 12 magnetic poles and a magnetic encoder having 13 magnetic poles, a phase shift corresponding to one magnetic pole pair occurs in one rotation between the signals of two magnetic sensors that detect these magnetic fields. Therefore, the absolute angle in one rotation section can be calculated by the angle calculation means based on this phase difference.
  • the cored bar is integrally formed with a protruding part that projects between the adjacent magnetic encoders and protrudes to the surface side where the magnetic encoder is provided, so that the adjacent magnetic encoders are separated by the protruding part of the cored bar. Is done.
  • This makes it possible to reduce the interference between the magnetic patterns of both magnetic encoders without increasing the distance between the corresponding magnetic sensors, and to reduce the absolute angle detection error caused by the magnetic field interference. Can be detected with high accuracy. Further, since the detection accuracy of the absolute angle can be increased without increasing the interval between the magnetic sensors, the manufacturing cost can be reduced even when the magnetic sensor is integrated on a semiconductor chip together with an arithmetic circuit or the like to constitute a sensor module.
  • the plurality of magnetic encoders are attached to a single common cored bar, and the protruding portion is a ring-shaped bent protruding from the surface side formed on the cored bar and provided with the magnetic encoder.
  • a shape part may be sufficient. Since the ring-shaped cored bar is formed with a ring-shaped bent shape part protruding between the adjacent magnetic encoders and projecting to the surface side where the magnetic encoder is provided, the adjacent magnetic encoders are disposed in the cored bar. Are separated at the bent shape.
  • a plurality of magnetic encoders are provided on a single common core, a simple structure can be achieved. As a result, the structure is simple, and the absolute angle can be accurately detected with high resolution.
  • the plurality of magnetic encoders are arranged side by side in the axial direction, and each magnetic encoder is attached to each of the plurality of core bars, and the core bars of the cored magnetic encoders have the same side ends.
  • a flange that extends to the outer diameter side, which becomes the protruding portion may be formed.
  • a flange extending to the outer diameter side is formed as a protruding portion at one end in the axial direction that is the same side end of the cored bar, so that adjacent magnetic encoders are separated by the flange of the cored bar .
  • the rigidity of the core bar can be increased, and deformation of the magnetic encoder can be suppressed when the core bar is attached to the rotating member. It can be detected well.
  • the front end height of the said protrusion part is more than the surface height of the said magnetic encoder.
  • the tip height of the protrusion is set to be equal to or higher than the surface height of the magnetic encoder, it is possible to more effectively suppress the interference of the magnetic pattern generated between adjacent magnetic encoders separated by the protrusion.
  • the detection accuracy can be further improved.
  • the tip height of the protrusion may be lower than the surface height of the magnetic encoder, and adjacent magnetic encoders sandwiching the protrusion may be separated from each other at the tip of the protrusion. Also in this case, since the adjacent magnetic encoders are completely separated from each other at the tip position of the projecting portion, a gap is generated, so that an effect of suppressing interference of magnetic patterns generated between these two magnetic encoders can be obtained. In addition, in this case, the distance between the cored bar and the magnetic sensor can be properly ensured.
  • the cored bar may be made of a magnetic material.
  • the material of the cored bar may be a non-magnetic material, but if the cored bar is made of a magnetic material, the interference of the magnetic pattern generated between adjacent magnetic encoders can be reduced, and the interval between the corresponding magnetic sensors is widened. The absolute angle can be accurately detected without any problem.
  • each of the magnetic encoders is formed by vulcanizing and bonding an elastic member mixed with magnetic powder to a core made of magnetic material, and forming magnetic poles alternately in the circumferential direction on the rubber.
  • a magnet may be used.
  • each of the magnetic encoders is provided with a resin molded body obtained by molding a resin mixed with magnetic powder on a magnetic cored bar, and magnetic poles are alternately formed in the circumferential direction of the resin molded body.
  • a resin magnet may be used.
  • the magnetic encoder is a sintered magnet in which magnetic poles are alternately formed in the circumferential direction on a sintered body obtained by sintering a mixed powder of magnetic powder and non-magnetic powder. May be.
  • each said magnetic sensor may be comprised with the line sensor in which a sensor element is located in a line with the arrangement direction of the magnetic pole of a magnetic encoder. If the magnetic sensor is such a line sensor, the magnetic field distribution of the magnetic encoder can be detected more finely as a sinusoidal signal based on an analog voltage rather than as an on / off signal, and a precise absolute angle diameter can be obtained.
  • the magnetic sensor composed of the line sensor may generate a sin and cos two-phase output signal by calculation to detect a position in the magnetic pole.
  • Each of the magnetic sensors has a plurality of sensor elements arranged at positions shifted in the magnetic pole arrangement direction within the magnetic pole pitch, instead of being line sensors, and obtains two-phase output signals of sin and cos. It is also possible to detect by multiplying the position in the magnetic pole.
  • the bearing with the rotation detection device of the present invention may be one in which the rotation detection device according to the present invention is mounted on the bearing. According to this configuration, since the rotation detection device is integrated with the bearing, positioning of the magnetic encoder and the magnetic sensor is not necessary, which is easy to use. In addition, while having an absolute angle detection function, the number of parts and the number of assembling steps of the bearing-using device can be reduced and the size can be reduced.
  • FIG. 3 is an enlarged sectional view taken along the line III-III in FIG. 1.
  • FIG. 4 is an enlarged sectional view taken along arrow IV-IV in FIG. 2.
  • (A) is sectional drawing of an example of the bending shape part of a metal core
  • (B) is sectional drawing of the other example of the bending shape part of a metal core.
  • It is a block diagram which shows one structural example of the absolute angle detection circuit of this rotation detection apparatus.
  • FIG. 15 is an enlarged sectional view taken along arrow XV-XV in FIG. 14. It is an expanded sectional view of the magnetic encoder with a mandrel.
  • A is sectional drawing of an example of the flange of a metal core
  • B is sectional drawing of the other example of the flange of a metal core. It is sectional drawing of the bearing with a rotation detection apparatus which mounted the rotation detection apparatus concerning 2nd Embodiment in the bearing.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of the rotation detection device of this embodiment.
  • the rotation detection device 1 includes a plurality of (here, two) magnetic encoders 2A and 2B provided in a ring shape concentric with an axis O on the outer periphery of a rotating member 4 such as a rotating shaft of a motor, for example.
  • a plurality of (here, two) magnetic sensors 3A and 3B that respectively detect the magnetic fields of the magnetic encoders 2A and 2B are provided.
  • the magnetic sensors 3A, 3B are fixed members 5 such as motor housings so as to face each of the magnetic encoders 2A, 2B in the radial direction (radial direction) through a minute gap.
  • the magnetic sensor 3A faces the magnetic encoder 2A
  • the magnetic sensor 3B faces the magnetic encoder 2B.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG.
  • the magnetic encoders 2A and 2B are attached to the outer periphery of the rotating member 4 via the same cored bar 12.
  • the cored bar 12 is a cylindrical member, and two magnetic encoders 2A and 2B are provided on the outer peripheral surface thereof side by side in the axial direction.
  • a fitting cylinder portion 12b having a smaller diameter than the magnetic encoder installation portion 12a and extending in the axial direction is formed on one side portion of the magnetic encoder installation portion 12a of the core metal 12 via a step portion 12c.
  • the cored bar 12 is fixed to the rotating member 4 by fitting the fitting cylinder portion 12 b to the outer peripheral surface of the rotating member 4.
  • the magnetic encoder installation portion 12a of the cored bar 12 is integrally formed with a protruding portion 12aa positioned between the adjacent magnetic encoders 2A and 2B protruding to the surface side where the magnetic encoder is provided. That is, in the case of this embodiment, the protrusion 12aa is concentric with the cored bar 12 as a ring-shaped bent shape protruding in the shape of a folded piece toward the outer peripheral surface where the adjacent magnetic encoders 2A and 2B are provided. Is formed. Adjacent magnetic encoders 2A and 2B are separated by the bent shape portion 12aa.
  • the core metal 12 is made of a press-formed product of a metal plate such as a steel plate.
  • the magnetic encoders 2A and 2B are ring-shaped magnetic members in which a plurality of magnetic pole pairs (one set of a magnetic pole S and a magnetic pole N) are magnetized at an equal pitch in the circumferential direction. In the example of FIG. A magnetic pole pair is magnetized on the outer peripheral surface. The number of magnetic pole pairs of these two magnetic encoders 2A and 2B is different from each other.
  • an axial type magnet in which a plurality of magnetic pole pairs are magnetized so as to be arranged at an equal pitch in the circumferential direction on the end surface in the axial direction of a ring-shaped magnetic member May be used.
  • two magnetic encoders 2A and 2B are arranged so as to be adjacent to the inner and outer circumferences.
  • the magnetic sensors 3A and 3B are arranged in the axial direction facing the magnetized surface.
  • the cored bar 12 in this case includes a ring-shaped flat magnetic encoder installation part 12a in which the magnetic encoders 2A and 2B are installed concentrically, and a fitting cylinder extending in the axial direction from the inner diameter side end of the magnetic encoder installation part 12a. Part 12d.
  • the cored bar 12 is fixed to the rotating member 4 by fitting the fitting cylinder portion 12 d to the outer peripheral surface of the rotating member 4.
  • the magnetic encoder installation portion 12a of the cored bar 12 is positioned between the adjacent magnetic encoders 2A and 2B protruding as a protruding portion on the surface side where the magnetic encoder is provided.
  • a ring-shaped bent portion 12aa protruding in the shape of a folded piece toward the surface side where 2A and 2B are provided is integrally formed concentrically with the cored bar 12. Adjacent magnetic encoders 2A and 2B are separated by the bent shape portion 12aa.
  • the tip height of the bent shape portion 12aa in the cored bar 12 may be equal to or higher than the surface height of the magnetic encoders 2A and 2B as shown in FIG. 5A, or the magnetic encoders 2A and 2B as shown in FIG.
  • the magnetic encoders 2A and 2B which are adjacent to each other with the bent shape portion 12aa interposed therebetween may be completely separated at the tip of the bent shape portion 12aa.
  • the magnetic encoders 2A and 2B are formed by, for example, vulcanizing and bonding an elastic member mixed with magnetic powder to a cored bar 12 made of a magnetic material, and forming magnetic poles alternately in the circumferential direction with rubber. Configured as a magnet.
  • a resin molded body obtained by molding a resin mixed with magnetic powder is provided on a core 12 made of a magnetic body, and the resin molded bodies are alternately arranged in the circumferential direction. Magnetic poles may be formed on the resin magnets.
  • magnetic poles are alternately formed in a circumferential direction on a sintered body obtained by sintering a mixed powder of magnetic powder and non-magnetic powder, thereby forming a sintered magnet. Also good.
  • the magnetic sensors 3A and 3B have a function of detecting magnetic poles with a resolution higher than the number of magnetic pole pairs of the corresponding magnetic encoders 2A and 2B, that is, a function of detecting position information within the magnetic pole ranges of the magnetic encoders 2A and 2B. It is supposed to be.
  • the phase difference is 90 degrees ( ⁇ / 4) as shown in FIG.
  • Two magnetic sensor elements 3A1 and 3A2 arranged apart from each other in the arrangement direction of the magnetic poles may be used.
  • a Hall element or the like is used for each of the magnetic sensor elements 3A1 and 3A2.
  • the waveform diagram of FIG. 6 shows the arrangement of the magnetic poles of the magnetic encoder 2A in terms of magnetic field strength.
  • the magnetic field distribution of the magnetic encoders 2A and 2B can be detected more finely as a sinusoidal signal based on an analog voltage rather than as an on / off signal, and accurate absolute angle detection can be performed. It becomes possible.
  • a line sensor as shown in FIG. 7B may be used. That is, for example, as the magnetic sensor 3A, line sensors 3AA and 3AB in which the magnetic sensor elements 3a are arranged along the arrangement direction of the magnetic poles of the corresponding magnetic encoder 2A are used.
  • FIG. 7A shows a section of one magnetic pole in the magnetic encoder 2A converted into a magnetic field intensity and shown in a waveform diagram.
  • the first line sensor 3AA of the magnetic sensor 3A is disposed in association with the 90-degree phase section of the 180-degree phase section in FIG.
  • the second line sensor 3AB is the remaining 90. It is arranged in correspondence with the phase interval of degrees. With such an arrangement, the signal S1 obtained by adding the detection signal of the first line sensor 3AA by the adder circuit 31 and the signal S2 obtained by adding the detection signal of the second line sensor 3AB by the adder circuit 32 are different adder circuits. By adding at 33, a sin signal corresponding to the magnetic field signal as shown in FIG. Further, the signal S1 and the signal S2 via the inverter 35 are added by another adding circuit 34 to obtain a cos signal corresponding to the magnetic field signal as shown in FIG. The position in the magnetic pole is detected from the two-phase output signal thus obtained.
  • the magnetic sensors 3A and 3B are configured by line sensors in this way, the section of one magnetic pole pair of the magnetic encoders 2A and 2B can be accurately multiplied by a two-phase signal (sin ⁇ , cos ⁇ ).
  • the detection process is simple and the speed can be increased.
  • a multiple signal can be obtained by calculating a large number of sensor outputs in the chip circuit, the influence of the distortion of the magnetic field pattern and noise is reduced, and the gap between the magnetic encoders 2A and 2B is set to other sensor configurations.
  • the phase of the magnetic encoders 2A and 2B can be detected with higher accuracy.
  • the magnetic sensors 3 ⁇ / b> A and 3 ⁇ / b> B are connected to the angle calculation means 19.
  • the angle calculation means 19 includes a phase difference detection means 6 that obtains a phase difference between magnetic field signals detected by the magnetic sensors 3A and 3B, and an angle calculation section 7 that is connected to the subsequent stage.
  • the angle calculation unit 7 is a unit that calculates the absolute angle of the magnetic encoders 2A and 2B based on the phase difference detected by the phase difference detection unit 6.
  • FIG. 1 Schematic operation of absolute angle detection by the rotation detection device 1 having this configuration will be described below with reference to FIGS. 8 (A) to (E) and FIGS. 9 (A) to (E).
  • the number of magnetic pole pairs of the two magnetic encoders 2B and 2A is P and P + n
  • the phases of the detection signals of the magnetic sensors 3A and 3B corresponding to the magnetic encoders 2A and 2B coincide with each other when rotated 360 / n degrees.
  • FIGS. 8A and 8B show examples of magnetic pole patterns of both magnetic encoders 2A and 2B
  • FIGS. 8C and 8D show detection signals of magnetic sensors 3A and 3B corresponding to these magnetic encoders.
  • the waveform is shown.
  • the two magnetic pole pairs of the magnetic encoder 2B correspond to the three magnetic pole pairs of the magnetic encoder 2A, and the absolute position within this section can be detected.
  • FIG. 8E shows a waveform diagram of the output signal of the phase difference obtained by the phase difference detecting means 6 of FIG. 1 based on the detection signals of FIGS. 8C and 8D.
  • FIG. 9 shows a waveform diagram of the detection phase and phase difference by the magnetic sensors 3A and 3B.
  • FIGS. 9A and 9B show examples of magnetic pole patterns of both magnetic encoders 2A and 2B
  • FIGS. 9C and 9D show waveforms of detection phases of the corresponding magnetic sensors 3A and 3B.
  • FIG. 9E shows a waveform diagram of the phase difference signal output from the phase difference detecting means 6.
  • FIG. 10 shows a configuration example of an absolute angle detection circuit in the rotation detection device 1.
  • the corresponding phase detection circuits 13A and 13B are shown in FIGS. 9C and 9D, respectively.
  • the phase difference detection means 6 outputs a phase difference signal as shown in FIG. 9E based on these detected phase signals.
  • the angle calculation unit 7 provided in the next stage performs a process of converting the phase difference obtained by the phase difference detection means 6 into an absolute angle according to a preset calculation parameter. Calculation parameters used in the angle calculation unit 7 are stored in a memory 8 such as a nonvolatile memory.
  • the memory 8 stores information necessary for the operation of the apparatus, such as setting of the number of magnetic pole pairs of the magnetic encoders 2A and 2B, an absolute angle reference position, and a signal output method.
  • the contents of the memory 8 can be updated through the communication interface 9.
  • the individual setting information can be variably set according to the use situation, and the usability is improved.
  • the absolute angle information calculated by the angle calculation unit 7 is output from the angle information output circuit 10 or via the communication interface 9 as a modulation signal such as a parallel signal, serial data, analog voltage, or PWM. Further, the angle calculation unit 7 also outputs a rotation pulse signal. As the rotation pulse signal, any one of the detection signals of the two magnetic sensors 3A and 3B may be output. As described above, since each magnetic sensor 3A, 3B has a multiplication function, it is possible to output a rotation signal with high resolution.
  • the absolute angle calculated by the angle calculation unit 7 is divided into two A-phase and B-phase pulse signals whose phases are 90 degrees different from each other, and a Z-phase pulse signal indicating the origin position. It may be output as an ABZ phase signal.
  • the rotating member 4 is set by setting the number of magnetic poles of the magnetic encoders 2A and 2B so that the phase difference between the output signals of the magnetic sensors 3A and 3B matches once in one rotation, or by performing electrical processing. A one-turn Z-phase pulse signal is generated.
  • the angle information output circuit 10 When outputting an ABZ signal, as shown in FIG. 11, when a request signal for absolute angle output is input from the receiving circuit 14 to the angle information output circuit 10, the angle information output circuit 10 responds accordingly.
  • the angle information output circuit 10 may be configured such that the A, B, and Z phase signals are output from the rotation pulse signal generation means 17 in the circuit 10.
  • the magnetic sensors 3A and 3B and the signal processing circuit including the angle information output circuit 10 shown in FIG. 11 are integrated as a sensor module 11 as shown in the example of FIG.
  • the sensor module 11 may be integrated on one semiconductor chip.
  • the rotation detection device 1 includes a plurality of magnetic encoders 2A and 2B provided concentrically with the core metal 12 on the surface of the same ring-shaped metal core 12 and having different numbers of magnetic poles, and the magnetic encoders 2A and 2A.
  • 2B includes a plurality of magnetic sensors 3A and 3B that respectively detect the magnetic field of 2B, and angle calculation means 19 that calculates the absolute angle of the magnetic encoders 2A and 2B based on the magnetic field signals detected by the magnetic sensors 3A and 3B.
  • the absolute angles of the magnetic encoders 2A and 2B can be detected.
  • the ring-shaped cored bar 12 in which the magnetic encoders 2A and 2B are provided concentrically is folded between the adjacent magnetic encoders 2A and 2B on the surface side where the magnetic encoders 2A and 2B are provided. Since the ring-shaped bent portion 12aa protruding in a piece is formed concentrically with the magnetic encoders 2A and 2B, the adjacent magnetic encoders 2A and 2B are separated by the bent portion 12aa of the cored bar 12. Accordingly, interference between the magnetic patterns of both magnetic encoders 2A and 2B can be reduced without increasing the distance between the corresponding magnetic sensors 3A and 3B, and an absolute angle detection error caused by magnetic field interference. The absolute angle can be detected with high accuracy.
  • the sensor module 11 is configured by integrating the magnetic sensors 3A and 3B on the semiconductor chip together with an arithmetic circuit or the like. Manufacturing cost can be reduced. As a result, the structure becomes simple and the absolute angle can be detected with high resolution and high accuracy.
  • the material of the metal core 12 may be a non-magnetic material or a magnetic material. Even if the cored bar 12 is made of a non-magnetic material, the bent magnetic part 2aa has an effect of separating the adjacent magnetic encoders 2A and 2B, so that interference of magnetic patterns generated between the adjacent magnetic encoders 2A and 2B is reduced. Can do. If the mandrel 12 is made of a magnetic material, the interference of the magnetic pattern generated between the adjacent magnetic encoders 2A and 2B can be reduced, and the absolute angle can be accurately detected without increasing the interval between the corresponding magnetic sensors 3A and 3B. can do.
  • the tip height of the bent shape portion 12aa of the core metal 12 is equal to or higher than the surface height of the magnetic encoder 2A, 2B as shown in FIG. 5A, the adjacent magnetic encoder 2A, separated by the bent shape portion 12aa, The interference of the magnetic pattern generated during 2B can be more effectively suppressed, and the absolute angle detection accuracy can be further improved.
  • the tip height of the bent shape part 12aa of the cored bar 12 may be lower than the surface height of the magnetic encoders 2A and 2B as shown in FIG. Also in this case, since the adjacent magnetic encoders 2A and 2B are completely separated from each other at the tip position of the bent shape portion 12aa, a gap is generated, so that interference of magnetic patterns generated between the two magnetic encoders 2A and 2B occurs. The effect which suppresses is acquired. In addition, in this case, the distance between the cored bar 12 and the magnetic sensors 3A and 3B can be properly secured.
  • the interval between the adjacent magnetic encoders 2A and 2B can be set in accordance with the required absolute angle detection accuracy.
  • the interval between the adjacent magnetic encoders 2A and 2B is preferably about 0.5 mm.
  • the effect of sufficiently reducing the interference of the magnetic pattern can be achieved.
  • FIG. 12 shows the adjacent magnetic encoders 2A and 2B with the same configuration as the absolute angle error of the rotation detection device 1 of this embodiment in which the adjacent magnetic encoders 2A and 2B are separated by the bent shape portion 12aa of the core metal 12 described above.
  • the result of having compared with the absolute angle error of the rotation detection apparatus at the time of adjoining without a clearance gap is shown with the graph. From this graph, even when the distance between the magnetic sensors 3A and 3B is the same, the rotation detecting device 1 of this embodiment provided with the bent shape portion 12aa is adjacent to the adjacent magnetic encoders 2A and 2B without a gap. It can be seen that the absolute angle error is reduced as compared with the rotation detection device.
  • the number of magnetic encoders is not limited to two, and a combination of three or more magnetic encoders having different numbers of magnetic pole pairs is wider. It may be configured to detect the absolute angle of the range.
  • this rotation detection device 1 is used to detect the rotation of the motor, if the combination of P and P + Pn is adjusted in accordance with the number of rotor poles Pn in the adjustment of the difference in the number of magnetic pole pairs, the rotation detection device 1 causes the motor to This is convenient for controlling the rotation of the motor.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a bearing with a rotation detection device in which the rotation detection device 1 according to the first embodiment is mounted on a bearing.
  • This bearing 20 with a rotation detection device is arranged at one end of a rolling bearing 21 in which a plurality of rolling elements 24 are interposed between an inner ring 22 that is a rotation-side raceway and an outer ring 23 that is a fixed-side raceway. Is provided.
  • the rolling bearing 21 is a deep groove ball bearing, and rolling surfaces 22 a and 23 a of the rolling elements 24 are formed on the outer diameter surface of the inner ring 22 and the inner diameter surface of the outer ring 23, respectively.
  • the bearing space between the inner ring 22 and the outer ring 23 is sealed with a seal 26 at the end opposite to the installation side of the rotation detection device 1.
  • the two magnetic encoders 2 ⁇ / b> A and 2 ⁇ / b> B of the rotation detection device 1 are provided side by side in the axial direction on the outer diameter surface of the ring-shaped cored bar 12 that is press-fitted into the outer diameter surface of one end of the inner ring 22.
  • the two magnetic encoders 2A and 2B are separated by the bent shape portion 12aa.
  • the two magnetic sensors 3A and 3B of the rotation detecting device 1 are integrated as a sensor module 11 together with other signal processing circuits, and are inserted inside a ring-shaped metal sensor housing 28.
  • the resin mold 29 is attached to the inner diameter surface of one end of the outer ring 23 via the sensor housing 28.
  • the magnetic encoders 2A and 2B and the corresponding magnetic sensors 3A and 3B are arranged to face each other in the radial direction.
  • the lead wire 30 connected to the sensor module 11 passes through the sensor housing 28 and is drawn out to the outside, and exchange of signals and power supply are performed between the sensor module 11 and an external circuit via the lead wire 30.
  • FIG. 14 shows a schematic configuration of the rotation detection device of this embodiment.
  • This rotation detection device 1A includes a plurality (two in this case) instead of the plurality of magnetic encoders 2A and 2B attached to a common single metal core in the rotation detection device 1 of the first embodiment shown in FIG.
  • the magnetic encoders 42A and 42B attached to the respective cores are used, and the other configurations are the same. Therefore, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. .
  • FIG. 15 is a cross-sectional view taken along arrow XV-XV in FIG.
  • the cored magnetic encoders 42A and 42B are arranged side by side in the axial direction.
  • each of the magnetic encoders 42 ⁇ / b> A and 42 ⁇ / b> B with a metal core is provided with a magnetic encoder 2 ⁇ / b> A (2 ⁇ / b> B) on the outer peripheral surface of the cylindrical metal core 12.
  • the right end in FIG. 15 which is the same side end of the magnetic encoder installation portion 12a in each core metal 12, instead of the bent shape portion 12aa in the first embodiment, on the outer diameter side
  • An extending flange 12e is formed.
  • a step portion 12c extending toward the inner diameter side and a fitting cylinder portion 12b extending in the axial direction from the inner diameter side end of the step portion 12c are formed at the other axial end of the magnetic encoder installation portion 12a.
  • the cored bar 12 is fixed to the rotating member 4 by fitting the fitting cylinder portion 12 b to the outer peripheral surface of the rotating member 4.
  • the radial height of the stepped portion 12c is made higher than the thickness of the fitting cylinder portion 12b, and the fitting cylinder portion 12b of the adjacent cored bar 12 arranged in the axial direction inside the magnetic encoder installation portion 12a. Is inserted.
  • the magnetic encoders 2A and 2B of the adjacent magnetic encoders 42A and 42B with a cored bar are sandwiched and separated by the flange 12e of the cored bar 12 in the magnetic encoder 42A with one cored bar.
  • the flange 12e at the end of the core metal of the one cored magnetic encoder 42A is in contact with the step 12c of the adjacent cored magnetic encoder 42B.
  • the flange 12e is not in contact with the magnetic encoder 2B of the adjacent cored magnetic encoder 42B with a gap therebetween.
  • the tip height of the flange 12e in the metal core 12 may be equal to or higher than the surface height of the magnetic encoder 2A (2B) as shown in FIG. 17A, or the magnetic encoder 2A (2B) as shown in FIG.
  • the magnetic encoders 2A and 2B adjacent to each other with the flange 12e interposed therebetween may be non-contact at the tip of the flange 12e.
  • this rotation detection device 1A is provided with the magnetic encoders 2A and 2B in which the magnetic poles are arranged in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the cylindrical metal core 12, respectively, arranged side by side in the axial direction and having the number of magnetic poles.
  • the adjacent magnetic encoders 2A and 2B are the cores. They are separated by a flange 12e of gold 12. Accordingly, interference between the magnetic patterns of both magnetic encoders 2A and 2B can be reduced without increasing the distance between the corresponding magnetic sensors 3A and 3B, and an absolute angle detection error caused by magnetic field interference. The absolute angle can be detected with high accuracy.
  • the sensor module 11 is configured by integrating the magnetic sensors 3A and 3B on the semiconductor chip together with an arithmetic circuit or the like. Manufacturing cost can be reduced. Furthermore, the flange 12e is formed at one end of the core metal 12, whereby the rigidity of the core metal 12 can be increased, and deformation of the magnetic encoders 2A and 2B is suppressed when the core metal 12 is attached to the rotating member 4 (FIG. 14). From this point, the absolute angle can be detected with high accuracy.
  • the tip height of the flange 12e of the metal core 12 is set to be equal to or higher than the surface height of the magnetic encoders 2A and 2B as shown in FIG. 17A, the gap between adjacent magnetic encoders 2A and 2B separated by the flange 12e.
  • the interference of the generated magnetic pattern can be suppressed more effectively, and the absolute angle detection accuracy can be further improved.
  • the tip height of the flange 12e of the cored bar 12 may be lower than the surface height of the magnetic encoders 2A and 2B as shown in FIG. Also in this case, since the adjacent magnetic encoders 2A and 2B are completely separated from each other at the front end position of the flange 12e, a gap is generated, so that interference of magnetic patterns generated between the two magnetic encoders 2A and 2B is suppressed. An effect is obtained. In addition, in this case, the distance between the cored bar 12 and the magnetic sensors 3A and 3B can be properly secured.
  • the flanges 12e are formed on each of the plurality of metal cores 12, but the flange 12e of the metal core 12 on the right side in FIG. 15 that is not between the magnetic encoders 2A and 2B may be omitted. Good.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing a bearing with a rotation detection device in which the rotation detection device 1A is mounted on the bearing.
  • This bearing 20A with a rotation detection device replaces two magnetic encoders 2A and 2B attached to a common single metal core in the configuration of the bearing 20 with a rotation detection device shown in FIG.
  • the attached magnetic encoders 42A and 42B are used.
  • the two cored magnetic encoders 42A and 42B of the rotation detecting device 1A are provided side by side in the axial direction on the outer diameter surface of a ring-shaped support member 36 press-fitted to the outer diameter surface of one end of the inner ring 22.
  • Each of the magnetic encoders 2A and 2B is separated by the flange 12e of the cored bar 12 in one cored magnetic encoder 42A.
  • the two magnetic sensors 3A and 3B of the rotation detection device 1A are integrated as a sensor module 11 together with other signal processing circuits.

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Abstract

　構造が簡単で、精度良く絶対角度を検出できる回転検出装置、およびこの回転検出装置を搭載した回転検出装置付き軸受を提供する。同心のリング状に設けられてそれぞれ円周上に磁極が並ぶ着磁列パターンを有し互いに磁極数が異なる複数の磁気エンコーダ(2A，2B)と、これら各磁気エンコーダ(2A，2B)の磁界をそれぞれ検出する複数の磁気センサ(3A，3B)と、これら各磁気センサ(3A，3B)の検出した磁界信号に基づいて磁気エンコーダ(2A，2B)の絶対角度を求める角度算出手段(19)とを備え、複数の磁気エンコーダ(2A，2B)は一つまたは複数の芯金(12)の取り付けられており、芯金(12)に、磁気エンコーダ(2A，2B)が設けられる表面側に突出して隣り合う各磁気エンコーダ(2A，2B)の間に位置する突出部(12aa)が一体形成されている。

Description

回転検出装置および回転検出装置付き軸受 関連出願
　本出願は、２００８年９月１１日出願の特願２００８－２３３１４７、および特願２００８－２３３１４８の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
　この発明は、各種の機器における回転角度検出、特に各種モータの回転制御のための回転角度検出などに用いられる回転検出装置、およびその回転検出装置を搭載した回転検出装置付き軸受に関する。
　この種の回転検出装置として、磁気パルスを発生する例えば周方向に磁極対を並べた磁気エンコーダなどのリング状の磁気パルス発生手段と、この磁気パルス発生手段に対してその周方向にほぼライン状に並べられ前記磁気パルスを検出する複数の磁気センサ素子とを備え、磁気センサ素子の出力信号を演算することにより絶対角度を検出するようにしたものが提案されている（例えば特許文献１，２）。
　また、他の回転検出装置として、１回転あたりの磁極対数が異なる２つの磁気エンコーダを有する磁気ドラムと、前記各磁気エンコーダの磁界を検出する２つの磁気センサとを設け、磁気センサが検出する２つの磁気エンコーダの磁界信号の位相差に基づいて絶対角度を検出するようにしたものも提案されている（例えば特許文献３）。
特表２００１－５１８６０８号公報 特表２００２－５４１４８５号公報 特開平０６－０５８７６６号公報
　しかし、上記した回転検出装置では、磁気エンコーダから高い分解能の絶対角度を検出することは難しい。
　そこで、特許文献３に開示の回転検出装置において、磁気センサとして、特許文献１，２に開示の回転検出装置におけるように、磁気エンコーダの磁極内における位置の情報を検出する機能を有するものを使用することで、高い分解能の絶対角度を検出することが考えられる。
　しかし、このような構成とした回転検出装置において、複数の磁気センサと演算処理回路を同一半導体チップ上に集積する場合、２つの磁気エンコーダを隣接させて配置することで磁気センサの間隔を狭めようとすると、両方の磁気エンコーダの磁気パターンが互いに干渉して角度検出精度が悪化する。その結果、絶対角度を算出するための位相差が正確に求められず、絶対角度の算出誤差が増大する。
　磁気センサの配置間隔を広くすれば上記問題を解決できるが、それでは半導体チップ面積が大きくなり、コスト増を招く。また、別々に着磁した磁気エンコーダを組み合わせる場合、組立作業に手間がかかる。
　この発明の目的は、構造が簡単で、絶対角度を高い分解能で精度良く検出できる回転検出装置、およびこの回転検出装置を搭載した回転検出装置付き軸受を提供することである。
　この発明の回転検出装置は、同心のリング状に設けられてそれぞれ円周上に磁極が並ぶ着磁列パターンを有し互いに磁極数が異なる複数の磁気エンコーダと、これら各磁気エンコーダの磁界をそれぞれ検出する複数の磁気センサと、これら各磁気センサの検出した磁界信号に基づいて磁気エンコーダの絶対角度を求める角度算出手段とを備え、前記複数の磁気エンコーダは一つまたは複数の芯金に取り付けられており、前記芯金に、磁気エンコーダが設けられる表面側に突出して隣り合う各磁気エンコーダの間に位置する突出部が一体形成されている。
　上記構成によると、複数の磁気エンコーダの磁極数が互いに異なるため、絶対角度が検出できる。例えば、磁極対が１２の磁気エンコーダと１３の磁気エンコーダを用いて回転させると、これら磁界を検出する２つの磁気センサの信号の間には、１回転に１磁極対分の位相ずれが発生するので、この位相差に基づいて角度算出手段により１回転の区間での絶対角度を算出することができる。
　特に、芯金には、隣り合う各磁気エンコーダの間に位置して磁気エンコーダが設けられる表面側に突出する突出部を一体形成しているので、隣り合う磁気エンコーダが芯金の突出部で分離される。これにより、対応する磁気センサの間隔を広げなくても、両磁気エンコーダの磁気パターンの間での干渉を小さくすることができ、磁界の干渉に起因する絶対角度の検出誤差も低減でき、絶対角度を精度良く検出できる。また、磁気センサの間隔を広げることなく、絶対角度の検出精度を上げられるため、磁気センサを演算回路などと共に半導体チップ上に集積してセンサモジュールを構成する場合にも、製造コストを低減できる。
　この発明において、前記複数の磁気エンコーダが共通する単一の前記芯金に取り付けられており、前記突出部は、前記芯金に形成されて磁気エンコーダが設けられる表面側に突出するリング状の曲げ形状部であってもよい。
　リング状芯金には、突出部として、隣り合う各磁気エンコーダの間に位置して磁気エンコーダが設けられる表面側に突出するリング状の曲げ形状部を形成したので、隣り合う磁気エンコーダが芯金の曲げ形状部で分離される。また、共通する単一の芯金に複数の磁気エンコーダを設けるので、簡単な構造とすることができる。その結果、構造が簡単で、絶対角度を高い分解能で精度良く検出できる。
　この発明において、前記複数の磁気エンコーダが軸方向に並べて配置され、各磁気エンコーダが前記複数の芯金のそれぞれに取付けられており、前記各芯金付き磁気エンコーダにおける芯金の互いに同一側端となる軸方向一端に、前記突出部となる、外径側に延びるフランジが形成されていてもよい。
　各芯金付き磁気エンコーダにおける芯金の互いに同一側端となる軸方向一端に、突出部となる、外径側に延びるフランジを形成したので、隣り合う磁気エンコーダが芯金のフランジで分離される。また、芯金の一端にフランジを形成することで芯金の剛性を上げることができ、芯金を回転部材に取付けるときに磁気エンコーダの変形を抑えることができ、この点からも絶対角度を精度良く検出できる。
　この発明において、前記突出部の先端高さを、前記磁気エンコーダの表面高さ以上としても良い。
　突出部の先端高さを、磁気エンコーダの表面高さ以上とした場合、突出部で分離される隣り合う磁気エンコーダの間に発生する磁気パターンの干渉をより効果的に抑えることができ、絶対角度の検出精度をさらに向上させることができる。
　この発明において、前記突出部の先端高さを、前記磁気エンコーダの表面高さよりも低くし、かつ前記突出部を挟んで隣り合う磁気エンコーダを、前記突出部の先端で互いに離間させても良い。
　この場合にも、突出部の先端位置では、隣り合う磁気エンコーダが完全に分離して隙間が生じているため、これら両磁気エンコーダの間で発生する磁気パターンの干渉を抑える効果が得られる。しかも、この場合、芯金と磁気センサの間の距離も適正に確保することができる。
　この発明において、前記芯金が磁性体からなるものであっても良い。
　芯金の材質は非磁性体であっても良いが、芯金が磁性体製であると、隣り合う磁気エンコーダの間に発生する磁気パターンの干渉を小さくでき、対応する磁気センサの間隔を広げることなく絶対角度を精度良く検出することができる。
　この発明において、前記各磁気エンコーダは、磁性体製の芯金に、磁性体粉が混入された弾性部材を加硫接着し、この弾性部材を、円周方向に交互に磁極を形成してゴム磁石としたものであっても良い。
　この発明において、前記各磁気エンコーダは、磁性体製の芯金に、磁性体粉が混入された樹脂を成形した樹脂成形体を設け、この樹脂成形体を、円周方向に交互に磁極を形成して樹脂磁石としたものであっても良い。
　この発明において、前記磁気エンコーダは、磁性体粉と非磁性体粉との混合粉を焼結させた焼結体に、円周方向に交互に磁極を形成して焼結磁石としたものであっても良い。
　この発明において、前記各磁気センサが、磁気エンコーダの磁極の並び方向に沿ってセンサ素子が並ぶラインセンサで構成されたものであっても良い。
　磁気センサをこのようなラインセンサとすると、磁気エンコーダの磁界分布をオン・オフ信号としてではなく、アナログ電圧による正弦波状の信号としてより細かく検出でき、精度の良い絶対角度径が可能となる。
　この場合に、前記ラインセンサで構成された磁気センサは、sin およびcos の２相の出力信号を演算によって生成して、磁極内における位置を検出するものであっても良い。また、前記各磁気センサは、ラインセンサとする代わりに、互いに磁極ピッチ内で磁極並び方向にずれた位置に配置された複数のセンサ素子を有し、sin およびcos の２相の出力信号が得られるものであって、磁極内の位置を逓倍して検出するものであっても良い。
　この発明の回転検出装置付き軸受は、この発明にかかる回転検出装置を軸受に搭載したものであってもよい。
　この構成によると、回転検出装置が軸受と一体化されているので、磁気エンコーダと磁気センサの位置決めが不要となり、使い勝手が良い。また、絶対角度の検出機能を有しながら、軸受使用機器の部品点数、組立工数の削減、およびコンパクト化が図れる。
　この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。
この発明の第１実施形態にかかる回転検出装置の一構成例の概略図である。 同回転検出装置の他の構成例の要部側面図である。 図１におけるIII－III矢視拡大断面図である。 図２におけるIV－IV矢視拡大断面図である。 （Ａ）は芯金の曲げ形状部の一例の断面図、（Ｂ）は芯金の曲げ形状部の他の例の断面図である。 磁気センサの一構成例の説明図である。 磁気センサの他の構成例の説明図である。 磁気センサの検出信号および位相差検出手段の検出信号の波形図である。 各磁気センサの検出信号の位相と両検出信号の位相差を示す波形図である。 この回転検出装置の絶対角度検出回路の一構成例を示すブロック図である。 この回転検出装置における角度情報出力回路の一構成例を示すブロック図である。 この回転検出装置の絶対角度誤差を他の回転検出装置の絶対角度誤差と比較して示すグラフである。 第１実施形態にかかる回転検出装置を軸受に搭載した回転検出装置付き軸受の断面図である。 この発明の第２実施形態にかかる回転検出装置の一構成例の概略図である。 図１４におけるXV－XV矢視拡大断面図である。 芯金付き磁気エンコーダの拡大断面図である。 （Ａ）は芯金のフランジの一例の断面図、（Ｂ）は芯金のフランジの他の例の断面図である。 第２実施形態にかかる回転検出装置を軸受に搭載した回転検出装置付き軸受の断面図である。
　この発明の第１実施形態を図１ないし図１３と共に説明する。図１は、この実施形態の回転検出装置の概略構成を示す。この回転検出装置１は、例えばモータの回転軸などの回転部材４の外周に、その軸心Ｏに対して同心のリング状に設けられた複数（ここでは２つ）の磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂと、これら各磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの磁界をそれぞれ検出する複数（ここでは２つ）の磁気センサ３Ａ，３Ｂとを備える。
　磁気センサ３Ａ，３Ｂは、図１の例では前記各磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂに対して微小のギャップを介してそれぞれ径方向（ラジアル方向）に対向するように、例えばモータのハウジング等の固定部材５に設けられる。ここでは、磁気センサ３Ａが磁気エンコーダ２Ａに対向し、磁気センサ３Ｂが磁気エンコーダ２Ｂに対向する。
　図１のIII－III矢視断面図を図３に示す。同図のように、前記各磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂは、同一の芯金１２を介して回転部材４の外周に取付けられる。すなわち、芯金１２は円筒状の部材であって、その外周面に２つの磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂが、軸方向に並べて設けられている。芯金１２における磁気エンコーダ設置部１２ａの一側部には、磁気エンコーダ設置部１２ａよりも小径となって軸方向に延びる嵌合筒部１２ｂが、段差部１２ｃを介して形成されている。この嵌合筒部１２ｂを回転部材４の外周面に嵌合させることで、芯金１２が回転部材４に固定される。芯金１２の前記磁気エンコーダ設置部１２ａには、磁気エンコーダが設けられる表面側に突出して隣り合う各磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの間に位置する突出部１２ａａが一体形成されている。つまり、この実施形態の場合では、前記突出部１２ａａは、隣り合う磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂが設けられる外周面側に向けて折り返し片状に突出するリング状の曲げ形状部として芯金１２と同心に形成されている。この曲げ形状部１２ａａで、隣り合う磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂが分離される。前記芯金１２は、鋼板等の金属板のプレス成形品等からなる。
　磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂは、複数の磁極対（磁極Ｓと磁極Ｎの１組）を周方向に等ピッチで着磁させたリング状の磁性部材であり、ラジアルタイプである図１の例では、その外周面に磁極対が着磁されている。これら２つの磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの磁極対の数は互いに異ならせてある。
　磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの他の例として、図２に示すように、リング状の磁性部材の軸方向端面に複数の磁極対を周方向に等ピッチで並ぶように着磁させたアキシアルタイプのものを用いても良い。この例では、２つの磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂを、互いに内外周に隣接するように配置している。アキシアルタイプの磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの場合、その着磁面に対向する軸方向に向けて各磁気センサ３Ａ，３Ｂが配置される。
　図２のIV－IV矢視断面図を図４に示す。同図のように、アキシアルタイプの磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの場合も、同一の芯金１２を介して回転部材４に取付けられる。この場合の芯金１２は、各磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂが同心に設置されるリング状で平坦な磁気エンコーダ設置部１２ａと、この磁気エンコーダ設置部１２ａの内径側端から軸方向に延びる嵌合筒部１２ｄとでなる。この嵌合筒部１２ｄを回転部材４の外周面に嵌合させることで、芯金１２が回転部材４に固定される。この場合も、芯金１２の前記磁気エンコーダ設置部１２ａには、突出部として、磁気エンコーダが設けられる表面側に突出して隣り合う各磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの間に位置して、これら各磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂが設けられる表面側に向けて折り返し片状に突出するリング状の曲げ形状部１２ａａが、芯金１２と同心に一体形成されている。この曲げ形状部１２ａａで、隣り合う磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂが分離される。
　芯金１２における曲げ形状部１２ａａの先端高さは、図５（Ａ）のように磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの表面高さ以上としても良いし、図５（Ｂ）のように磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの表面高さより低くし、かつ曲げ形状部１２ａａを挟んで隣り合う磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂを、曲げ形状部１２ａａの先端で完全分離しても良い。
　磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂは、例えば磁性体製とした芯金１２に、磁性体粉が混入された弾性部材を加硫接着し、この弾性部材を、円周方向に交互に磁極を形成してゴム磁石として構成される。
　磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの他の構成例として、磁性体製とした芯金１２に、磁性体粉が混入された樹脂を成形した樹脂成形体を設け、この樹脂成形体を、円周方向に交互に磁極を形成して樹脂磁石としても良い。
　磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂのさらに他の構成例として、磁性体粉と非磁性体粉との混合粉が焼結された焼結体に、円周方向に交互に磁極を形成して焼結磁石としても良い。
　磁気センサ３Ａ，３Ｂは、対応する磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの磁極対の数よりも高い分解能で磁極検出できる機能、つまり磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの磁極の範囲内における位置の情報を検出する機能を有するものとされる。この機能を満たすために、例えば磁気センサ３Ａとして、対応する磁気エンコーダ２Ａの１磁極対のピッチλを１周期とするとき、図６のように９０度位相差（λ／４）となるように磁極の並び方向に離して配置した２つの磁気センサ素子３Ａ１，３Ａ２を用いても良い。各磁気センサ素子３Ａ１，３Ａ２にはホール素子等を用いる。これら２つの磁気センサ素子３Ａ１，３Ａ２により得られる２相の信号(sinφ,cosφ)を、磁気センサ素子３Ａ１，３Ａ２に内蔵した逓信回路により周波数逓倍したうえで、磁極内位相（φ=tan-1(sinφ／cos φ))を算出する。他の磁気センサ３Ｂについても同様である。なお、図６の波形図は、磁気エンコーダ２Ａの磁極の配列を磁界強度に換算して示したものである。
　磁気センサ３Ａ，３Ｂをこのような構成とすると、磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの磁界分布をオン・オフ信号としてではなく、アナログ電圧による正弦波状の信号としてより細かく検出でき、精度の良い絶対角度検出が可能となる。
　磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの磁極内における位置の情報を検出する機能を有する磁気センサ３Ａ，３Ｂの他の例として、図７（Ｂ）に示すようなラインセンサを用いても良い。すなわち、例えば磁気センサ３Ａとして、対応する磁気エンコーダ２Ａの磁極の並び方向に沿って磁気センサ素子３ａが並ぶラインセンサ３ＡＡ，３ＡＢを用いる。なお、図７（Ａ）は、磁気エンコーダ２Ａにおける１磁極の区間を磁界強度に換算して波形図で示したものである。この場合、磁気センサ３Ａの第１のラインセンサ３ＡＡは、図７（Ａ）における１８０度の位相区間のうち９０度の位相区間に対応付けて配置し、第２のラインセンサ３ＡＢは残りの９０度の位相区間に対応付けて配置する。このような配置構成により、第１のラインセンサ３ＡＡの検出信号を加算回路３１で加算した信号Ｓ１と、第２のラインセンサ３ＡＢの検出信号を加算回路３２で加算した信号Ｓ２を別の加算回路３３で加算することで、図７（Ｃ）に示すような磁界信号に応じたsin 信号を得る。また、信号Ｓ１と、インバータ３５を介した信号Ｓ２をさらに別の加算回路３４で加算することで、図７（Ｃ）に示すような磁界信号に応じたcos 信号を得る。このようにして得られた２相の出力信号から、磁極内における位置を検出する。
　磁気センサ３Ａ，３Ｂをこのようにラインセンサで構成した場合、磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの１磁極対の区間を２相の信号(sinφ,cosφ) で精度良く逓倍できる。また、磁極内位相（φ=tan-1(sinφ/cosφ))などの演算を必要としないので、検出処理が単純で高速化が可能となる。また、多数のセンサ出力をチップ回路内で演算して逓倍信号を得ることができるため、磁界パターンの歪みやノイズの影響が低減されて、磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂとのギャップを他のセンサ構成の場合よりも大きくできて、より高い精度で磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの位相を検出することが可能である。
　例えば、図１の構成例において、磁気センサ３Ａ，３Ｂは角度算出手段１９に接続される。この角度算出手段１９は、各磁気センサ３Ａ，３Ｂの検出した磁界信号の位相差を求める位相差検出手段６と、その後段に接続された角度算出部７とでなる。角度算出部７は、位相差検出手段６の検出した位相差に基づいて磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの絶対角度を算出する手段である。
　この構成の回転検出装置１による絶対角度検出の概略動作を、図８（Ａ）～（Ｅ）および図９（Ａ）～（Ｅ）を参照して以下に説明する。図１において、２つの磁気エンコーダ２Ｂ，２Ａの磁極対の数をＰとＰ＋ｎとすると、両磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの間では１回転あたり磁極対にしてｎ個分の位相差があるので、これら磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂに対応する磁気センサ３Ａ，３Ｂの検出信号の位相は、３６０／ｎ度回転するごとに一致する。
　図８（Ａ），（Ｂ）には両磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの磁極のパターン例を示し、図８（Ｃ），（Ｄ）にはこれら磁気エンコーダに対応する磁気センサ３Ａ，３Ｂの検出信号の波形を示す。この場合、磁気エンコーダ２Ａの３磁極対に対して、磁気エンコーダ２Ｂの２磁極対が対応しており、この区間内での絶対位置を検出することができる。図８（Ｅ）は、図８（Ｃ），（Ｄ）の検出信号に基づき、図１の位相差検出手段６より求められる位相差の出力信号の波形図を示す。
　なお、図９は、各磁気センサ３Ａ，３Ｂによる検出位相と位相差の波形図を示す。すなわち、図９（Ａ），（Ｂ）には両磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの磁極のパターン例を示し、図９（Ｃ），（Ｄ）には対応する磁気センサ３Ａ，３Ｂの検出位相の波形図を示し、図９（Ｅ）には位相差検出手段６より出力される位相差信号の波形図を示す。
　図１０は、この回転検出装置１における絶対角度検出回路の構成例を示す。図８（Ｃ），（Ｄ）に示したような各磁気センサ３Ａ，３Ｂの検出信号に基づき、それぞれ対応する位相検出回路１３Ａ，１３Ｂは、図９（Ｃ），（Ｄ）に示したような検出位相信号を出力する。位相差検出手段６は、これらの検出位相信号に基づき、図９（Ｅ）に示したような位相差信号を出力する。その次段に設けられた角度算出部７は、位相差検出手段６で求められた位相差を、予め設定された計算パラメータにしたがって絶対角度へ換算する処理を行う。角度算出部７で用いられる計算パラメータは不揮発メモリなどのメモリ８に記憶されている。このメモリ８には、前記計算パラメータのほか、磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの磁極対の数の設定、絶対角度基準位置、信号出力の方法など、装置の動作に必要な情報が記憶されている。ここでは、メモリ８の次段に通信インタフェース９を設けることで、通信インタフェース９を通じてメモリ８の内容を更新できる構成とされている。これにより、個別の設定情報を使用状況に応じて可変設定でき、使い勝手が良くなる。
　角度算出部７で算出された絶対角度情報は、パラレル信号、シリアルデータ、アナログ電圧、ＰＷＭなどの変調信号として、角度情報出力回路１０から、あるいは前記通信インタフェース９を介して出力される。また、角度算出部７からは回転パルス信号も出力される。回転パルス信号としては、２つの磁気センサ３Ａ，３Ｂの検出信号のうち、いずれか１つの信号を出力すれば良い。上記したように、各磁気センサ３Ａ，３Ｂはそれぞれ逓倍機能を備えているので、高い分解能で回転信号を出力することができる。
　図１０の角度情報出力回路１０では、前記角度算出部７で算出された絶対角度を、互いに９０度位相の異なるＡ相およびＢ相の２つのパルス信号と、原点位置を示すＺ相のパルス信号とでなるＡＢＺ相信号として出力するようにしても良い。その場合、両磁気センサ３Ａ，３Ｂの出力信号の位相差が１回転で１回一致するように磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの磁極数を設定するか、または電気的処理を行うことにより、回転部材４の１回転一つのＺ相のパルス信号を発生させる。
　ＡＢＺ信号を出力する場合、図１１に示すように、受信側回路１４から角度情報出力回路１０に対して絶対角度出力の要求信号が入力されると、これに呼応して角度情報出力回路１０における絶対角度出力モード実行手段１５が動作可能となり、角度情報出力回路１０におけるモード実行信号生成手段１６から絶対角度出力モード中であることを示すモード実行信号（ＡＢＳ＿mode＝１）が生成され、角度情報出力回路１０における回転パルス信号生成手段１７からＡ，Ｂ，Ｚ相信号が出力されるように、角度情報出力回路１０を構成しても良い。
　受信側回路１４では、Ｚ相信号を受信することで絶対角度値を示すポジションカウンタ１８が０にリセットされ、Ｚ相信号に続いて出力されるＡ相信号およびＢ相信号を、前記ポジションカウンタ１８が計数する。Ａ相信号およびＢ相信号のパルス出力が、一旦現在の絶対角度値に達すると、そこで絶対角度出力モード動作が終了する（ＡＢＳ＿mode＝０）。その後は、回転部材４（図１）の回転に伴い検出される絶対角度の変化に応じた回転パルス信号（ＡＢＺ相信号）を角度算出部７から出力する。これにより、パルスを計数することで絶対角度を知る受信側回路１４では、絶対角度出力モード動作が終了（ＡＢＳ＿mode＝０）となった後は実際の絶対角度情報を常に取得している状態となる。
　このように、角度情報出力回路１０からＡＢＺ相信号のような回転パルス信号を出力し、絶対角度出力モードによって絶対角度情報を出力する構成とすると、絶対角度を出力するインタフェースを別途備える必要がなく、この回転検出装置１の回路構成、および回転検出装置１が搭載される機器側の回路構成を簡略化することができる。
　また、この回転検出装置１において、前記磁気センサ３Ａ，３Ｂと、図１１に示した角度情報出力回路１０を含む信号処理回路とを、例えば図２の例で示すように、センサモジュール１１として一体化しても良いし、このセンサモジュール１１を１つの半導体チップに集積しても良い。このように構成した場合、部品点数の低減、磁気センサ３Ａ，３Ｂの互いの位置精度の向上、製造コストの低減、組立コストの低減、信号ノイズ低減による検出精度向上などのメリットが得られ、小型で低コストの回転検出装置１とすることができる。
　なお、この場合、２つの磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂに対して１つのセンサモジュール１１を対向させることになるので、２つの磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂは互いに近接して配置させることになる。
　このように、この回転検出装置１は、同一のリング状芯金１２の表面に芯金１２と同心に設けられて互いに磁極数が異なる複数の磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂと、これら各磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの磁界をそれぞれ検出する複数の磁気センサ３Ａ，３Ｂと、これら各磁気センサ３Ａ，３Ｂの検出した磁界信号に基づいて磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの絶対角度を求める角度算出手段１９とを備えるため、磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの絶対角度を検出することができる。
　特に、各磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂが同心に設けられるリング状の芯金１２には、隣り合う各磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの間に位置してこれら各磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂが設けられる表面側に折り返し片状に突出するリング状の曲げ形状部１２ａａを磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂと同心に形成しているので、隣り合う磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂが芯金１２の曲げ形状部１２ａａで分離される。これにより、対応する磁気センサ３Ａ，３Ｂの間隔を広げなくても、両磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの磁気パターンの間での干渉を小さくすることができ、磁界の干渉に起因する絶対角度の検出誤差も低減でき、絶対角度を精度良く検出できる。また、磁気センサ３Ａ，３Ｂの間隔を広げることなく、絶対角度の検出精度を上げられるため、磁気センサ３Ａ，３Ｂを演算回路などと共に半導体チップ上に集積してセンサモジュール１１を構成する場合にも、製造コストを低減できる。その結果、構造が簡単となり、絶対角度を高い分解能で精度良く検出できる。
　芯金１２の材質は非磁性体であっても磁性体であっても良い。芯金１２の材質が非磁性体でも、その曲げ形状部１２ａａで隣り合う磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂを引き離す効果があるため、隣り合う磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの間に発生する磁気パターンの干渉を減らすことができる。芯金１２が磁性体製であると、隣り合う磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの間に発生する磁気パターンの干渉を小さくでき、対応する磁気センサ３Ａ，３Ｂの間隔を広げることなく絶対角度を精度良く検出することができる。
　芯金１２の曲げ形状部１２ａａの先端高さを、図５（Ａ）のように磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの表面高さ以上とした場合、曲げ形状部１２ａａで分離される隣り合う磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの間に発生する磁気パターンの干渉をより効果的に抑えることができ、絶対角度の検出精度をさらに向上させることができる。
　芯金１２の曲げ形状部１２ａａの先端高さは、図５（Ｂ）のように磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの表面高さより低くしても良い。この場合にも、曲げ形状部１２ａａの先端位置では、隣り合う磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂが完全に分離して隙間が生じているため、これら両磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの間で発生する磁気パターンの干渉を抑える効果が得られる。しかも、この場合、芯金１２と磁気センサ３Ａ，３Ｂの間の距離も適正に確保することができる。
　また、芯金１２の曲げ形状部１２ａａの先端の厚みを調整することで、隣り合う磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの間隔を、必要な絶対角度の検出精度に合わせて設定することができる。例えば、磁気センサ３Ａ，３Ｂの間隔を２ｍｍに設定した場合、隣り合う磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの間隔（曲げ形状部分１２ａａ先端の厚み）は０．５ｍｍ程度が望ましい。ただし、その間隔は、わずか０．１ｍｍであっても、十分に磁気パターンの干渉低減に効果を上げることができる。
　図１２は、上記した芯金１２の曲げ形状部１２ａａで隣り合う磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂを分離したこの実施形態の回転検出装置１の絶対角度誤差と、同じ構成で隣り合う磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂを隙間なく隣接させた場合の回転検出装置の絶対角度誤差とを比較した結果を、グラフで示したものである。このグラフから、磁気センサ３Ａ，３Ｂの間隔が同じであっても、上記した曲げ形状部１２ａａを設けたこの実施形態の回転検出装置１の方が、隣り合う磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂを隙間なく隣接させた回転検出装置に比べて絶対角度誤差が低減されていることが分かる。
　この実施形態では、２つの磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂを用いたものを例示したが、磁気エンコーダは２つでなくてもよく、磁極対の数の異なる３つ以上の磁気エンコーダを組み合わせて、より広い範囲の絶対角度を検出する構成としても良い。この回転検出装置１をモータの回転検出に使用する場合、上記磁極対の数の差の調整において、モータのロータ極数Ｐｎに合わせてＰとＰ＋Ｐｎという組合せとすれば、回転検出装置１によりモータの電気角を検出できるため、モータの回転制御に好都合である。
　図１３は、上記第１実施形態にかかる回転検出装置１を軸受に搭載した回転検出装置付き軸受を示す断面図である。この回転検出装置付き軸受２０は、回転側軌道輪である内輪２２と固定側軌道輪である外輪２３の間に複数の転動体２４が介在する転がり軸受２１の一端部に、上記回転検出装置１を設けたものである。転がり軸受２１は深溝玉軸受からなり、内輪２２の外径面および外輪２３の内径面にはそれぞれ転動体２４の転走面２２ａ，２３ａが形成されている。内輪２２と外輪２３の間の軸受空間は、回転検出装置１の設置側とは反対側の端部がシール２６で密封されている。
　回転検出装置１の２つの磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂは、内輪２２の一端部の外径面に圧入嵌合されるリング状の芯金１２の外径面に軸方向に並べて設けられ、芯金１２の曲げ形状部１２ａａで２つの磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂが分離される。回転検出装置１の２つの磁気センサ３Ａ，３Ｂは、図２で示したように他の信号処理回路と共にセンサモジュール１１として一体化され、リング状の金属製センサハウジング２８の内側に挿入された状態で樹脂モールド２９され、センサハウジング２８を介して外輪２３の一端部の内径面に取付けられる。これにより、磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂと対応する磁気センサ３Ａ，３Ｂとがラジアル方向に対向配置される。センサモジュール１１に接続されるリード線３０はセンサハウジング２８を貫通して外部に引き出され、このリード線３０を介してセンサモジュール１１と外部回路との間で信号の授受や電源供給が行われる。
　この回転検出装置付き軸受２０では、上記回転検出装置１を転がり軸受２１に搭載しているので、磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂと磁気センサ３Ａ，３Ｂの位置決めが不要となり、使い勝手が良い。また、絶対角度の検出機能を有しながら、軸受使用機器の部品点数、組立工数の削減、およびコンパクト化を図ることができる。
　この発明の第２実施形態を図１４ないし図１８と共に説明する。図１４は、この実施形態の回転検出装置の概略構成を示す。この回転検出装置１Ａは、図１に示す第１実施形態の回転検出装置１における共通する単一の芯金に取り付けられた複数の磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂに代えて、複数（ここでは２つ）の芯金それぞれに取り付けられた磁気エンコーダ４２Ａ，４２Ｂを用いた点で異なっており、その他の構成は共通するので、同一または相当する部分には同一の符号を付してその詳しい説明は省略する。
　図１４のXV－XV矢視断面図を図１５に示す。同図のように、前記各芯金付き磁気エンコーダ４２Ａ，４２Ｂは、互いに軸方向に並べて配置される。各芯金付き磁気エンコーダ４２Ａ，４２Ｂは、図１６のように、それぞれ円筒状芯金１２の外周面に磁気エンコーダ２Ａ（２Ｂ）を設けてなる。各芯金１２における磁気エンコーダ設置部１２ａの互いに同一側端となる軸方向一端（図１５では右端）には、突出部として、第１実施形態における曲げ形状部１２ａａに代えて、外径側に延びるフランジ１２ｅが形成されている。また、磁気エンコーダ設置部１２ａの軸方向他端には内径側に延びる段差部１２ｃ、およびこの段差部１２ｃの内径側端から軸方向に延びる嵌合筒部１２ｂが形成されている。この嵌合筒部１２ｂを回転部材４の外周面に嵌合させることで、芯金１２が回転部材４に固定される。また、前記段差部１２ｃの径方向高さは嵌合筒部１２ｂの厚さよりも高くされていて、磁気エンコーダ設置部１２ａの内側に、軸方向に並ぶ隣の芯金１２の嵌合筒部１２ｂが挿入される。これにより、隣り合う芯金付き磁気エンコーダ４２Ａ，４２Ｂの各磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂは、一方の芯金付き磁気エンコーダ４２Ａにおける芯金１２のフランジ１２ｅに挟まれて分離される。一方の芯金付き磁気エンコーダ４２Ａの芯金端部のフランジ１２ｅは、隣の芯金付き磁気エンコーダ４２Ｂの段差部１２ｃに接しているが、この状態で、一方の芯金付き磁気エンコーダ４２Ａの上記フランジ１２ｅは、隣の芯金付き磁気エンコーダ４２Ｂの磁気エンコーダ２Ｂに対して隙間が介在して非接触となっている。
　芯金１２におけるフランジ１２ｅの先端高さは、図１７（Ａ）のように磁気エンコーダ２Ａ（２Ｂ）の表面高さ以上としても良いし、図１７（Ｂ）のように磁気エンコーダ２Ａ（２Ｂ）の表面高さより低くし、かつフランジ１２ｅを挟んで隣り合う磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂを、フランジ１２ｅの先端で非接触としても良い。
　このように、この回転検出装置１Ａは、それぞれ円筒状芯金１２の外周面に、円周方向に磁極が並ぶ磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂを設けてなり、互いに軸方向に並べて配置されかつ磁極数が互いに異なる複数の芯金付き磁気エンコーダ４２Ａ，４２Ｂと、これら各芯金付き磁気エンコーダ４２Ａ，４２Ｂの磁界をそれぞれ検出する複数の磁気センサ３Ａ，３Ｂと、これら各磁気センサ３Ａ，３Ｂの検出した磁界信号に基づいて磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの絶対角度を求める角度算出手段１９とを備えるため、前述した回転検出装置１と同様、磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの絶対角度を検出することができる。
　とくに、各芯金付き磁気エンコーダ４２Ａ，４２Ｂにおける芯金１２の互いに同一側端となる軸方向一端に、外径側に延びるフランジ１２ｅを形成しているので、隣り合う磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂが芯金１２のフランジ１２ｅで分離される。これにより、対応する磁気センサ３Ａ，３Ｂの間隔を広げなくても、両磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの磁気パターンの間での干渉を小さくすることができ、磁界の干渉に起因する絶対角度の検出誤差も低減でき、絶対角度を精度良く検出できる。また、磁気センサ３Ａ，３Ｂの間隔を広げることなく、絶対角度の検出精度を上げられるため、磁気センサ３Ａ，３Ｂを演算回路などと共に半導体チップ上に集積してセンサモジュール１１を構成する場合にも、製造コストを低減できる。さらに、芯金１２の一端にフランジ１２ｅを形成することで芯金１２の剛性を上げることができ、芯金１２を回転部材４（図１４）に取付けるときに磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの変形を抑えることができ、この点からも絶対角度を精度良く検出できる。
　芯金１２のフランジ１２ｅの先端高さを、図１７（Ａ）のように磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの表面高さ以上とした場合、フランジ１２ｅで分離される隣り合う磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの間に発生する磁気パターンの干渉をより効果的に抑えることができ、絶対角度の検出精度をさらに向上させることができる。
　芯金１２のフランジ１２ｅの先端高さは、図１７（Ｂ）のように磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの表面高さより低くしても良い。この場合にも、フランジ１２ｅの先端位置では、隣り合う磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂが完全に分離して隙間が生じているため、これら両磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの間で発生する磁気パターンの干渉を抑える効果が得られる。しかも、この場合、芯金１２と磁気センサ３Ａ，３Ｂの間の距離も適正に確保することができる。
　本実施形態の場合も、第１実施形態の場合の図１２と同様な結果が得られ、隣り合う磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂを隙間なく隣接させた回転検出装置に比べて絶対角度誤差が低減される。
　なお、本実施形態では、複数の芯金１２のそれぞれにフランジ１２ｅが形成されているが、磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂの間にない、図１５の右側の芯金１２のフランジ１２ｅは省略してもよい。
　図１８は、上記回転検出装置１Ａを軸受に搭載した回転検出装置付き軸受を示す断面図である。この回転検出装置付き軸受２０Ａは、図１３に示す回転検出装置付き軸受２０の構成における共通する単一の芯金に取り付けられた２つの磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂに代えて、２つの芯金それぞれに取り付けられた磁気エンコーダ４２Ａ，４２Ｂを用いている。
　回転検出装置１Ａの２つの芯金付き磁気エンコーダ４２Ａ，４２Ｂは、内輪２２の一端部の外径面に圧入嵌合されるリング状の支持部材３６の外径面に軸方向に並べて設けられ、それらの各磁気エンコーダ２Ａ，２Ｂは、一方の芯金付き磁気エンコーダ４２Ａにおける芯金１２のフランジ１２ｅで分離される。回転検出装置１Ａの２つの磁気センサ３Ａ，３Ｂは、他の信号処理回路と共にセンサモジュール１１として一体化されている。
　以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。
１…回転検出装置
２Ａ，２Ｂ…磁気エンコーダ
３Ａ，３Ｂ…磁気センサ
３Ａ１，３Ａ２…磁気センサ素子
３ＡＡ，３ＡＢ…ラインセンサ
１２…芯金
１２ａａ…曲げ形状部（突出部）
１２ｅ…フランジ（突出部）
１９…角度算出手段
２０…回転検出装置付き軸受
２１…転がり軸受
４２Ａ，４２Ｂ…芯金付き磁気エンコーダ

Claims (11)

  1. 　同心のリング状に設けられてそれぞれ円周上に磁極が並ぶ着磁列パターンを有し互いに磁極数が異なる複数の磁気エンコーダと、これら各磁気エンコーダの磁界をそれぞれ検出する複数の磁気センサと、これら各磁気センサの検出した磁界信号に基づいて磁気エンコーダの絶対角度を求める角度算出手段とを備え、
    　前記複数の磁気エンコーダは一つまたは複数の芯金に取り付けられており、
    　少なくとも一つの前記芯金に、磁気エンコーダが設けられる表面側に突出して隣り合う各磁気エンコーダの間に位置する突出部が一体形成されている回転検出装置。
  2. 　請求項１において、前記複数の磁気エンコーダが共通する単一の前記芯金に取り付けられており、前記突出部は、前記芯金に形成されて磁気エンコーダが設けられる表面側に突出するリング状の曲げ形状部である回転検出装置。
  3. 　請求項１において、前記複数の磁気エンコーダが軸方向に並べて配置され、各磁気エンコーダが前記複数の芯金のそれぞれに取付けられており、前記各芯金付き磁気エンコーダにおける芯金の互いに同一側端となる軸方向一端に、
    前記突出部となる、外径側に延びるフランジが形成されている回転検出装置。
  4. 　請求項１において、前記突出部の先端高さを、前記磁気エンコーダの表面高さ以上とした回転検出装置。
  5. 　請求項１において、前記突出部の先端高さを、前記磁気エンコーダの表面高さよりも低くし、かつ前記突出部を挟んで隣り合う磁気エンコーダを、前記突出部の先端で互いに離間させた回転検出装置。
  6. 　請求項１において、前記芯金が磁性体からなる回転検出装置。
  7. 　請求項１において、前記各磁気エンコーダは、磁性体製の芯金に、磁性体粉が混入された弾性部材を加硫接着し、この弾性部材を、円周方向に交互に磁極を形成してゴム磁石としたものである回転検出装置。
  8. 　請求項１において、前記各磁気エンコーダは、磁性体製の芯金に、磁性体粉が混入された樹脂を成形した樹脂成形体を設け、この樹脂成形体を、円周方向に交互に磁極を形成して樹脂磁石としたものである回転検出装置。
  9. 　請求項１において、前記磁気エンコーダは、磁性体粉と非磁性体粉との混合粉を焼結させた焼結体に、円周方向に交互に磁極を形成して焼結磁石としたものである回転検出装置。
  10. 　請求項１において、前記各磁気センサが、磁気エンコーダの磁極の並び方向に沿ってセンサ素子が並ぶラインセンサで構成された回転検出装置。
  11. 　請求項１に記載の回転検出装置が軸受に搭載された回転検出装置付き軸受。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102933940A (zh) * 2010-06-03 2013-02-13 Ntn株式会社 磁性编码器
US20150130571A1 (en) * 2013-11-12 2015-05-14 Uchiyama Manufacturing Corp. Magnetization Apparatus for Magnet of Magnetic Encoder and Method Thereof

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5973278B2 (ja) * 2012-08-16 2016-08-23 Ntn株式会社 磁気エンコーダの着磁装置
DE102014213483A1 (de) * 2014-07-10 2016-01-14 Continental Teves Ag & Co. Ohg Magnetischer Encoder am Wellenumfang
JP6449090B2 (ja) * 2015-04-15 2019-01-09 Ntn株式会社 磁気エンコーダの着磁装置
CN113574286A (zh) * 2019-03-11 2021-10-29 学校法人关西大学 滚动轴承和配备有传感器的滚动轴承
DE102020206479A1 (de) * 2020-05-25 2021-11-25 Aktiebolaget Skf Verfahren zum Herstellen einer Sensorlagereinheit
CN116488401A (zh) * 2023-06-16 2023-07-25 杭州辰控智能控制技术有限公司 编码器、直线电机以及直线电机的位置检测方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0658766A (ja) 1992-08-05 1994-03-04 Hitachi Ltd 絶対位置検出装置およびモ−タ制御装置
JP2001518608A (ja) 1997-09-26 2001-10-16 エス エヌ エール ルルマン 位置のディジタル検知器
JP2002541485A (ja) 1999-04-14 2002-12-03 エス．エヌ．エール．ルールマン コーダから生ずる磁気パルスを検出するための整列された複数の検知要素を有する素子を備えた軸受要素
JP2004084925A (ja) * 2002-07-02 2004-03-18 Ntn Corp 磁気エンコーダおよびそれを備えた車輪用軸受
JP2006337356A (ja) * 2005-05-02 2006-12-14 Nsk Ltd 変位測定装置付転がり軸受ユニット及び荷重測定装置付転がり軸受ユニット
JP2008051770A (ja) * 2006-08-28 2008-03-06 Ntn Corp 磁気エンコーダおよびそれを備えた車輪用軸受装置、並びに磁気エンコーダを備える車輪用軸受装置の製造方法
WO2008102556A1 (ja) * 2007-02-23 2008-08-28 Ntn Corporation 回転検出装置および回転検出装置付き軸受
JP2008233148A (ja) 2007-03-16 2008-10-02 Seiko Epson Corp 電気光学装置及び電子機器
JP2008233147A (ja) 2007-03-16 2008-10-02 Seiko Epson Corp 流体噴射装置及び流体噴射方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6789948B2 (en) * 2001-09-25 2004-09-14 Ntn Corporation Magnetic encoder and wheel bearing assembly using the same
JP2006226951A (ja) * 2005-02-21 2006-08-31 Jtekt Corp センサ付き転がり軸受装置
WO2008129872A1 (ja) * 2007-04-17 2008-10-30 Ntn Corporation 回転検出装置および回転検出装置付き軸受
JP5081553B2 (ja) * 2007-09-27 2012-11-28 Ｎｔｎ株式会社 回転検出装置および回転検出装置付き軸受

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0658766A (ja) 1992-08-05 1994-03-04 Hitachi Ltd 絶対位置検出装置およびモ−タ制御装置
JP2001518608A (ja) 1997-09-26 2001-10-16 エス エヌ エール ルルマン 位置のディジタル検知器
JP2002541485A (ja) 1999-04-14 2002-12-03 エス．エヌ．エール．ルールマン コーダから生ずる磁気パルスを検出するための整列された複数の検知要素を有する素子を備えた軸受要素
JP2004084925A (ja) * 2002-07-02 2004-03-18 Ntn Corp 磁気エンコーダおよびそれを備えた車輪用軸受
JP2006337356A (ja) * 2005-05-02 2006-12-14 Nsk Ltd 変位測定装置付転がり軸受ユニット及び荷重測定装置付転がり軸受ユニット
JP2008051770A (ja) * 2006-08-28 2008-03-06 Ntn Corp 磁気エンコーダおよびそれを備えた車輪用軸受装置、並びに磁気エンコーダを備える車輪用軸受装置の製造方法
WO2008102556A1 (ja) * 2007-02-23 2008-08-28 Ntn Corporation 回転検出装置および回転検出装置付き軸受
JP2008233148A (ja) 2007-03-16 2008-10-02 Seiko Epson Corp 電気光学装置及び電子機器
JP2008233147A (ja) 2007-03-16 2008-10-02 Seiko Epson Corp 流体噴射装置及び流体噴射方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2336729A4 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102933940A (zh) * 2010-06-03 2013-02-13 Ntn株式会社 磁性编码器
EP2579002A1 (en) * 2010-06-03 2013-04-10 NTN Corporation Magnetic encoder
EP2579002A4 (en) * 2010-06-03 2014-07-30 Ntn Toyo Bearing Co Ltd MAGNETIC ENCODER
CN102933940B (zh) * 2010-06-03 2015-07-08 Ntn株式会社 磁性编码器
US9250102B2 (en) 2010-06-03 2016-02-02 Ntn Corporation Magnetic encoder
US20150130571A1 (en) * 2013-11-12 2015-05-14 Uchiyama Manufacturing Corp. Magnetization Apparatus for Magnet of Magnetic Encoder and Method Thereof
US9607747B2 (en) * 2013-11-12 2017-03-28 Uchiyama Manufacturing Corp. Magnetization apparatus for magnet of magnetic encoder and method thereof
US9799438B2 (en) 2013-11-12 2017-10-24 Uchiyama Manufacturing Corp. Method for producing magnet of magnetic encoder

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