WO2018143141A1 - 磁気エンコーダ並びにその製造方法および製造装置 - Google Patents

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靖之 福島
裕也 山口
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    • H01F13/003—Methods and devices for magnetising permanent magnets

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic encoder used for detecting a rotational speed or a rotational position, and a manufacturing method and manufacturing apparatus thereof, and more particularly to a magnetic encoder having a double-row magnetic encoder track used for absolute angle detection, a manufacturing method thereof, and a manufacturing apparatus. Relates to the technology applied.
  • a base portion is formed of a sintered metal, the base portion is inserted, and a molding portion is injection-molded with a resin material mainly composed of thermoplastic resin and magnetic powder. Then, a magnetic encoder track having a plurality of magnetic poles arranged in the circumferential direction is formed in the molded portion. Magnetic encoder tracks are arranged in double rows, and are used to detect the absolute angle of the rotating shaft based on the phase difference of magnetic signals detected in different tracks.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228707 proposes a method in which when a double row magnetic encoder track is magnetized, a magnetic shield is used to shield the flow of magnetic flux to a track row other than the magnetized target.
  • magnetic encoder tracks are arranged in double rows, and a magnetic encoder is formed in which only a predetermined pole pair is magnetized by providing a difference of one pole pair.
  • a magnetic encoder in which one magnetic encoder track is magnetized with 32 pole pairs and the other magnetic encoder track is magnetized with 31 pole pairs, the absolute angle of the rotating shaft is obtained by utilizing the difference of one pole pair in one rotation. Is detected.
  • a magnetic encoder that detects the absolute angle by utilizing the difference between one pole pair in one rotation is required to have higher magnetization accuracy.
  • the absolute angle is detected by using two rows of magnetic encoder tracks magnetized by 32 pole pairs and 31 pole pairs, the angle per pole pair on the 32 pole pair side is 11.25 degrees (360/32). It becomes.
  • a magnetization accuracy of 0.35 degrees (11.25 / 32) or less for example, a magnetization accuracy of ⁇ 0.1 degrees or less is required for safety.
  • the required accuracy becomes more severe. For example, a magnetization accuracy of ⁇ 0.04 degrees or less is required.
  • Patent Document 2 uses a magnetized yoke that can shield a non-magnetized magnetic encoder track with a magnetic shield member so as not to affect the adjacent magnetic encoder track when magnetizing a double-row magnetic encoder. However, it does not disclose in what order the magnetization is performed and which magnetic track accuracy is to be increased.
  • an object of the present invention is to provide a magnetic encoder that can be manufactured by an improvement of a simple manufacturing method and can detect an absolute angle with high accuracy, and a manufacturing method and a manufacturing apparatus of the magnetic encoder.
  • a plurality of magnetic tracks in which N poles and S poles are alternately arranged are provided adjacent to each other, and a main track used for calculating an angle as the magnetic tracks of the plurality of rows, and the main track
  • a secondary track used for calculating the phase difference
  • the magnetic encoder having a number of magnetic poles of the main track larger than the number of magnetic poles of the secondary track, wherein the main track has a magnetic pole pitch greater than that of the secondary track.
  • the number of magnetic poles of the main track is one more than the number of magnetic poles of the sub track.
  • the magnetic encoder is generally magnetized after a non-magnetized magnetic encoder is manufactured. In this case, each magnetic track is sequentially magnetized. However, when the magnetic track previously magnetized is magnetized to the magnetic track that is magnetized later, it is assumed that there is an effect of a decrease in accuracy due to the magnetic flux leakage. The Therefore, it is difficult to magnetize all the magnetic encoders lined up next to each other with high accuracy. Therefore, in the magnetic encoder of the present invention, the magnetic track with the lower magnetic pole pitch accuracy is used as the sub track.
  • the secondary track is a magnetic track used to calculate the phase difference from the main track
  • the influence of the accuracy of the magnetization pitch is relatively small, and the accuracy of the pitch of the main track that is used for angle calculation with a large number of magnetic poles
  • the magnetic encoder can detect the absolute angle with high accuracy within the limited range of manufacturing accuracy.
  • the magnetic encoder of the present invention is only devised in the order of magnetization to each magnetic track as described above, for example, so that the accuracy of the magnetic pole pitch is higher in the main track than in the sub track. It can be manufactured by improving the simple manufacturing method.
  • the magnetic encoder according to the present invention is not limited to a magnetic encoder in which the magnetization of each magnetic track is changed back and forth, and can be applied to general magnetic encoders that cause a difference in accuracy between magnetic tracks.
  • the plurality of rows of magnetic tracks may be arranged in an annular shape.
  • the magnetic tracks in each row may have magnetic poles facing the outer peripheral side or inner peripheral side of the ring, or may be facing the axial direction.
  • the present invention is effectively applied to such a magnetic encoder.
  • the magnetic track may extend linearly.
  • a plurality of rows of magnetic tracks in which N poles and S poles are alternately arranged are provided adjacent to each other.
  • this unmagnetized magnetic encoder is sequentially magnetized for each individual magnetic track, and as the magnetization order, the main track is magnetized after the sub track. This increases the accuracy of the pitch of the magnetic poles than the sub-track.
  • a phase position with a small number of magnetic pole pairs is first detected.
  • the magnetic track (sub track) is magnetized, and finally, the magnetic track (main track) on the side for calculating the angle having a large number of pairs of magnetic poles is magnetized.
  • the magnetic track (main track) having a large number of pairs of magnetic poles affecting the angular accuracy is first magnetized, when the other magnetic track (sub track) is subsequently magnetized, the magnetic flux leaks.
  • the main track is expected to be affected by a decrease in accuracy
  • the main track with a large number of pairs of magnetic poles that affect the angle accuracy is finally magnetized to suppress deterioration of the accuracy of the main track and increase the absolute angle with high accuracy.
  • the magnetic encoder can be manufactured by a simple and improved manufacturing method in which the magnetic order of each magnetic track is devised as described above.
  • a portion that becomes a magnetic track that is not magnetized at present is shielded by a magnetic shield, and N pole and S pole are set to 1
  • the poles may be alternately magnetized. In this way, by magnetizing alternately one pole at a time and shielding the magnetic track portion that is not currently magnetized with a magnetic shield, the influence of magnetic flux leakage is minimized, and it is relatively high. Accurate magnetization is possible. In this case as well, there may be a case in which the influence of a decrease in accuracy on the magnetic track previously magnetized is unavoidable, but since the present invention magnetizes the main track later, the accuracy of the main track is degraded. The absolute angle can be detected with high accuracy.
  • a plurality of magnetic tracks in which N poles and S poles are alternately arranged are provided adjacent to each other, and a main track used for angle calculation as the magnetic tracks in the plurality of rows, and the main track.
  • the main track is a device for manufacturing a magnetic encoder having a larger number of magnetic poles than the secondary track, and the magnetic encoder of the unmagnetized magnetic encoder
  • a magnetizing yoke having an end facing the magnetic track and magnetizing the magnetic track;
  • An exciting coil wound around the magnetized yoke;
  • a magnetizing power source for supplying a magnetizing current to the exciting coil and passing a magnetic flux between the opposing ends;
  • a positioning device for positioning the magnetized yoke relative to the unmagnetized magnetic encoder;
  • Control means for controlling the magnetizing power source and the positioning device, The control means sequentially magnetizes the unmagnetized magnetic encoder for each magnetic track, and in the order of magnetization, the main track is magnetized so that the main track is magnetized after the sub track.
  • the manufacturing method of the present invention can be carried out, the deterioration of the accuracy of the main track can be suppressed, and the absolute angle can be detected with high accuracy.
  • the manufacturing apparatus according to the present invention similar to the above manufacturing method, it can be manufactured by simply improving the manufacturing method by simply devising the magnetization order of each magnetic track.
  • a magnetic shield may be provided that is provided in the magnetizing yoke and shields the flow of magnetic flux to the magnetic encoder track in a row other than the magnetized object.
  • a magnetic shield By providing a magnetic shield, more accurate magnetization can be performed. Even if it has a magnetic shield, as described above, it may be strictly possible that the effect of reduced accuracy on the previously magnetized magnetic track is unavoidable. Therefore, the accuracy deterioration of the main track can be suppressed and the absolute angle can be detected with high accuracy.
  • the magnetic encoder can be manufactured by using the manufacturing apparatus of the present invention and by improving the simple manufacturing method by simply devising the magnetization order of each magnetic track as described above.
  • FIG. 1 shows a sectional view of the magnetic encoder.
  • FIG. 2A is a diagram in which the magnetization pattern of the magnetic track is developed in the circumferential direction.
  • 2B and 2C show detection signals for each pair of magnetic poles of these magnetic patterns, and
  • FIG. 2D shows their phase differences.
  • the magnetic encoder 1 includes a rubber material kneaded with magnetic powder placed in a mold together with a metal core 2 made of a metal ring and vulcanized and bonded to the outer peripheral surface of the metal core 2, or a plastic material and a magnetic material on the outer peripheral surface.
  • a mixture of powder and a cored bar 2 are integrally formed to form an annular magnetic member 3, and then a magnetic track 4 having a different number of pole pairs is formed on the surface of an unmagnetized magnetic member 3 (In this embodiment, two rows).
  • the magnetic track 4 having this double row is magnetized with, for example, 32 pole pairs as one main track 5 and 31 pole pairs as the sub track 6 in the other row.
  • the magnetic encoder 1 magnetizes the main track 5 later than the sub-track 6, so that the main track 5 is formed with higher magnetic pole pitch accuracy than the sub-track 6. .
  • the magnetic encoder 1 is attached to a rotating member (not shown) such as a rotating shaft or a rotating wheel of a bearing and used for absolute angle detection.
  • This magnetic encoder is used to detect the absolute angle of the rotating shaft by utilizing the fact that one pole pair is different in one rotation.
  • magnetic sensors 31 and 32 facing the main track 5 and the sub track 6 are arranged opposite to the magnetic encoder 1 as magnetic sensors for detecting the absolute angle, and the magnetic encoder 1 is rotated around the center O of the ring.
  • 2B is output from the magnetic sensor 31 on the main track 5 side
  • the detection signal shown in FIG. 2C is output from the magnetic sensor 32 on the sub track 6 side.
  • Each detection signal is a phase signal of 0 to 360 degrees with one pole pair of N pole and S pole.
  • rotation of the magnetic encoder 1 is performed as shown in FIG. Accordingly, a linearly changing phase difference signal is obtained.
  • the phase difference signal shows a waveform for one cycle by one rotation of the magnetic encoder 1 from 0 to 360 degrees.
  • the angle can be calculated based on the main track 5, and the absolute angle can be detected by grasping the position of the main track from the phase difference between the main track 5 and the sub track 6.
  • the main track 5 is magnetized with higher accuracy than the sub track 6, the sub track 6 is more accurately magnetized than when the main track 5 is magnetized with higher accuracy than the main track 5.
  • Absolute angle can be detected.
  • An absolute angle detection device includes the magnetic encoder 1, the magnetic sensors 31 and 32, and means such as an electronic circuit (not shown) that calculates the absolute angle from detection signals of the magnetic sensors 31 and 32. Composed.
  • a magnetizing method for example, an index magnetizing device that alternately magnetizes N poles and S poles one by one is used, and each magnetic track 4 (5, 6) is rotated in a predetermined order while rotating the magnetic encoder 1.
  • a method of magnetizing and a one-shot magnetization in which both magnetic tracks 4 (5, 6) are magnetized at the same time, and either one may be used.
  • one-shot magnetization has a complicated magnetizing yoke structure, and there is a magnetic interference between both magnetic tracks 4 (5, 6) at the time of magnetization, and it is difficult to magnetize with high accuracy. For this reason, index magnetization is more preferable in the case where the double-row magnetic track 4 is provided.
  • the absolute angle is detected using two rows of magnetic tracks 4 (5, 6) magnetized by 32 pole pairs and 31 pole pairs (in this case, the number of magnetic poles of the main track 5 is the number of magnetic poles of the sub track 6).
  • the angle per pole pair on the side of the 32 pole pair (main track 5) is 11.25 degrees (360/32).
  • the magnetization accuracy of 0.35 degrees (11.25 / 32) or less corresponding to 1/32 of this, for example, magnetization of ⁇ 0.1 degrees or less for safety reasons Accuracy is required.
  • the number of poles increases, such as 64 pole pairs and 63 pole pairs, the required accuracy becomes more severe, for example, ⁇ 0.04 degrees or less is required.
  • the pitch error and the accumulated pitch error are both indices indicating the accuracy of the magnetized track.
  • the angle per pole pair is theoretically 11.25 degrees.
  • the pitch error of the pole pair is +0.05 degrees.
  • the cumulative pitch error is obtained by integrating the pitch error with respect to all pole pairs and using the maximum value (amplitude).
  • the main track 5 having a large number of magnetic pole pairs that affect the angle accuracy, thereby suppressing the deterioration of the accuracy of the main track 5 and detecting the absolute angle with high accuracy.
  • the main track 5 when the main track 5 is magnetized, it may be assumed that the accuracy of the sub-track 6 magnetized first is affected, but the sub-track 6 is used for grasping the phase relationship with the main track 5. Therefore, accuracy does not need to be considered much.
  • FIG. 3 shows the magnetizing device.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
  • This magnetic encoder magnetizing device 7 includes a spindle 9 for rotating a chuck 8 holding an unmagnetized magnetic encoder 1 to be magnetized so that the center O of the ring coincides with the rotation axis RO, and a spindle 9 Includes a motor 10, a magnetizing yoke 11, a positioning means 12 for positioning the magnetizing yoke 11 in three axial directions, a magnetizing power source 13, and a control means 14.
  • the motor 10 includes a high-precision encoder 24 that is a detection device that detects a rotation angle.
  • a magnetic sensor 15 is provided for measuring the magnetization accuracy at the stage when the magnetization of the magnetic encoder 1 held by the chuck 8 has been completed, and is fixed to a positioning means 16 that can be positioned in three axial directions.
  • the motor 10 and the positioning means 12 of the magnetized yoke 11 constitute a positioning device 29 for positioning the tip 19 of the magnetized yoke 11 relative to the unmagnetized magnetic encoder 1.
  • the control means 14 is composed of a computer or the like, and sequentially magnetizes the unmagnetized magnetic encoder 1 for each individual magnetic track 4, and the main track 5 is changed to the sub track 6 as the magnetization order.
  • the positioning means 12, the motor 10, and the magnetizing power source 13 of the positioning device 29 are controlled by numerical control or the like so that the magnets are magnetized later and the NS magnetic poles are alternately arranged.
  • the magnetized yoke 11 has a pair of opposed end portions (also referred to as front end portions) 19 and 20 that are magnetically opposed to each other through a magnetic gap, and is in a position and posture determined with respect to the opposed end portions 19 and 20.
  • the magnetic track 4 of the magnetic encoder 1 that is not magnetized is magnetized.
  • the magnetizing yoke 11 includes a U-shaped magnetizing yoke main body 17, an exciting coil 18, a first tip 19 provided at one end and the other end of the magnetizing yoke main body 17, and Consists of a second tip 20.
  • the exciting coil 18 is wound around the outer periphery of the magnetized yoke body 17.
  • the magnetizing yoke 11 allows magnetic flux a (see FIG.
  • the first tip 19 of the magnetizing yoke 11 has a pointed tip structure.
  • the first tip 19 of the magnetizing yoke 11 has a pointed tip structure.
  • the second tip portion 20 faces the chuck 8 with a gap, and a magnetic loop is formed from the first tip portion 19 via the magnetic encoder 1 and the chuck 8 to the second tip portion 20. Note that the second tip 20 may be omitted.
  • the magnetic shield member 21 is formed with an angular hole 22 having a tapered longitudinal section in the direction of the axis RO, and the first tip 19 is disposed with a gap above and below the hole 22.
  • the magnetic shield member 21 and the first tip portion 19 facing the magnetic encoder 1 are positioned while maintaining a certain gap, for example, about 0.1 mm, from the non-magnetized magnetic track 4.
  • the magnetic shield member 21 is fixed to the end of the support base 23 fixed at a position near the second tip 20 of the magnetized yoke body 17. Of the magnetic flux generated from the first tip 19, a magnetic flux that affects the other magnetic track 4 that is not magnetized is guided to the magnetic shield member 21, and is opposite to the first tip 19 that faces the magnetic encoder 1. It is set as the structure escaped to the 2nd front-end
  • the magnetic shield member 21 and the support base 23 are made of a magnetic material such as a low carbon steel material. In the magnetization of the magnetic encoder 1 having the double-row magnetic track, the magnetic shield member 21 can be opposed to the magnetic track 4 so as to shield the flow of magnetic flux to the magnetic track other than the magnetization target.
  • FIG. 5 shows an arrangement position of the first tip 19 of the magnetized yoke 11 when the magnetic members 4 of the unmagnetized magnetic encoder 1 are magnetized in two rows of magnetic tracks 4 (5, 6).
  • FIG. 6 shows an example of the magnetization pattern of the magnetic encoder 1 magnetized in two rows.
  • FIG. 5A shows the arrangement of the first tip 19 of the magnetized yoke 11 and the magnetic shield member 21 when the lower half of the magnetic member 3 of the magnetic encoder 1 is magnetized as the magnetic track 4 serving as the sub track 6. Indicates. At this time, the surface of the magnetic member 3 on which the other magnetic track 4 (main track 5) is formed is covered with the magnetic shield member 21, and the magnetic flux flowing from the first tip 19 is the other magnetic track 4 (main track). 5) is prevented from flowing.
  • FIG. 5B shows the arrangement of the first tip 19 of the magnetized yoke 11 and the magnetic shield member 21 when the upper half of the magnetic member 3 of the magnetic encoder 1 is magnetized as the magnetic track 4 serving as the main track 5. Indicates. At this time, the surface of the magnetic member 3 on which the magnetic track 4 to be the first magnetized sub-track 6 is formed is covered with the magnetic shield member 21 so that the magnetic flux flowing from the first tip 19 is the magnetic track 4 (sub- Prevents flow to track 6).
  • the secondary track 6 (magnetic track 4) is formed in the step shown in FIG. 5A and finally the main track 5 (magnetic track 4) is formed in the step shown in FIG.
  • the accuracy deterioration of the main track 5 can be suppressed, and the absolute angle can be detected with high accuracy.
  • the main track 5 which is the magnetic track 4 for calculating the angle is finally magnetized, whereby the main track 5 is magnetized.

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Abstract

簡易な製造方法の改良で製造できて、高精度に絶対角を検出することができる磁気エンコーダ、並びにその磁気エンコーダの製造方法および製造装置を提供する。磁気エンコーダ(1)は、Ｎ極とＳ極が交互に並ぶ磁気トラック(4)が複数列隣合って設けられ、これら複数列の磁気トラック(4)として、角度算出に使用される主トラック(5)と、前記主トラック(4)との位相差の算出に使用される副トラック(6)とがある。主トラック(5)は副トラック(6)よりも磁極数が多い。主トラック(5)を副トラック(6)よりも後に着磁する。これにより、主トラック(5)の方が副トラック(6)よりも磁極ピッチの精度が高く着磁される。

Description

磁気エンコーダ並びにその製造方法および製造装置 関連出願
　本出願は、２０１７年２月２日出願の特願２０１７－０１７３０３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、回転速度あるいは回転位置の検出に使用する磁気エンコーダ、並びにその製造方法および製造装置に関し、特に絶対角検出で使用する複列の磁気エンコーダトラックを有する磁気エンコーダ、その製造方法、製造装置に適用される技術に関する。
　特許文献１に開示されている磁気エンコーダ装置は、ベース部を焼結金属で形成して、該ベース部をインサートして成形部を熱可塑性樹脂および磁性粉を主成分とする樹脂材料で射出成形し、成形部に円周方向に配列した複数の磁極を有する磁気エンコーダトラックを形成する。磁気エンコーダトラックを複列に配置し、異なるトラックで検出した磁気信号の位相差に基づき、回転軸の絶対角度を検出するのに利用される。
　特許文献２では、複列の磁気エンコーダトラックを着磁する際に、磁気シールドを使って、着磁対象以外のトラック列への磁束の流れを遮蔽するものが提案されている。
特開２０１５－０７５４６６号公報 特許第５９７３２７８号公報
　特許文献１では、磁気エンコーダトラックを複列に配置し、それぞれに、１極対の差を設けて所定極対だけ着磁した磁気エンコーダを形成する。たとえば、一方の磁気エンコーダトラックを３２極対、他方の磁気エンコーダトラックを３１極対で着磁した磁気エンコーダでは、１回転で１極対の差が発生することを利用して回転軸の絶対角を検出する。
　しかしながら、１回転で１極対の差を利用して絶対角を検出する磁気エンコーダは、より高い着磁精度を要求される。例えば、３２極対と３１極対で着磁した２列の磁気エンコーダトラックを用いて絶対角度を検出する場合、３２極対側の１極対当たりの角度は１１．２５度（３６０／３２）となる。どの位相位置にあるかを判別するには０．３５度（１１．２５／３２）以下の着磁精度、例えば安全を見て±０．１度以下の着磁精度が要求される。着磁極数が６４極対と６３極対のように極数が増えると、要求精度は更に厳しくなり、たとえば、±０．０４度以下の着磁精度が要求される。
　特許文献２では、複列の磁気エンコーダを着磁する際に、隣の磁気エンコーダトラックに影響を与えないように、着磁しない側の磁気エンコーダトラックを磁気シールド部材で遮蔽できる着磁ヨークを用いた着磁装置が開示されているが、どのような順番で着磁がされるか、またいずれの磁気トラックの精度を高くするかまでは開示されていない。
　そこで、この発明は、簡易な製造方法の改良で製造できて、高精度に絶対角を検出することができる磁気エンコーダ、並びにその磁気エンコーダの製造方法および製造装置を提供することを課題とする。
　この発明の磁気エンコーダは、Ｎ極とＳ極が交互に並ぶ磁気トラックが複数列隣合って設けられ、これら複数列の磁気トラックとして、角度算出に使用される主トラックと、前記主トラックとの位相差の算出に使用される副トラックとがあり、前記主トラックの磁極数が副トラックの磁極数よりも多い磁気エンコーダであって、前記主トラックの方が前記副トラックよりも磁極のピッチの精度が高い。例えば、前記主トラックの磁極数が前記副トラックの磁極数よりも１つ多い。
　磁気エンコーダは、一般的に未着磁の磁気エンコーダを製造しておいて、後に着磁が成される。この場合に、各磁気トラックは順次着磁が行われるが、先に着磁した磁気トラックは後で着磁する磁気トラックの着磁を行う際に、その磁束漏れによる精度低下の影響が想定される。そのため、隣合って並ぶ全ての磁気エンコーダを高精度に着磁することが難しい。そこで、この発明の磁気エンコーダは、磁極ピッチの精度が低くなる方の磁気トラックを副トラックとしている。副トラックは主トラックとの位相差の算出に使用される磁気トラックであるため、着磁ピッチの精度の影響が比較的に少なく、磁極数が多く角度算出に使用される主トラックのピッチの精度を副トラックよりも高くすることで、限られた製造上の精度の範囲内で、高精度で絶対角を検出することができる磁気エンコーダとなる。
　また、この発明の磁気エンコーダは、前記主トラックの方が前記副トラックよりも磁極のピッチの精度が高くなるように、例えば、上記のような各磁気トラックへの着磁順において工夫を行うだけの簡易な製造方法の改良で製造できる。なお、この発明の磁気エンコーダは、磁気トラック毎の着磁が前後する磁気エンコーダに限らず、磁気トラック間で精度に差が生じる磁気エンコーダ一般に適用できる。
　この発明の磁気エンコーダは、前記複数列の磁気トラックが、円環状に並ぶものであってもよい。前記各列の磁気トラックは、磁極が前記円環の外周側または内周側を向くものであっても、また軸方向を向くものであってもよい。このような磁気エンコーダに、この発明は効果的に適用される。なお、この発明の磁気エンコーダは、磁気トラックが直線状に延びるものであってもよい。
　この発明の磁気エンコーダの製造方法は、Ｎ極とＳ極が交互に並ぶ磁気トラックが複数列隣合って設けられ、これら複数列の磁気トラックとして、角度算出に使用される主トラックと、前記主トラックとの位相差の算出に使用される副トラックとがあり、前記主トラックの方が前記副トラックよりも磁極数が多い磁気エンコーダを製造する方法であって、未着磁の磁気エンコーダを製造した後、この未着磁の磁気エンコーダに、個々の磁気トラック毎に順次着磁を行い、この着磁の順として、前記主トラックを前記副トラックよりも後に着磁することで、前記主トラックの方が前記副トラックよりも磁極のピッチの精度を高くする。
　この製造方法によると、未着磁の磁気エンコーダを着磁極対数の異なる複列（たとえば２列）に着磁した磁気エンコーダを製造するときに、初めに着磁極対数の少ない位相位置を検出する側の磁気トラック（副トラック）を着磁し、最後に着磁極対数の多い角度を算出する側の磁気トラック（主トラック）を着磁する。
　角度精度に影響する着磁極対数の多い磁気トラック（主トラック）を最初に着磁した場合、前述のように、その後で他方の磁気トラック（副トラック）を着磁した際に、その磁束漏れによる主トラックへの精度低下の影響が想定されるが、角度精度に影響する着磁極対数の多い主トラックを最後に着磁することで、主トラックの精度劣化を抑制し、高精度で絶対角を検出することができる。また、前記磁気エンコーダは、この発明のような、上記のように各磁気トラックへの着磁順の工夫を行うだけの簡易な改良の製造方法で製造できる。
　この発明の磁気エンコーダの製造方法であって、前記各磁気トラックを着磁するときに、現在着磁しない側の磁気トラックとなる部分を磁気シールドで遮蔽しながら、Ｎ極とＳ極とを１極ずつ交互に着磁するようにしてもよい。このように１極ずつ交互に着磁し、かつ現在着磁しない側の磁気トラックとなる部分を磁気シールドで遮蔽しながら着磁することで、磁束漏れによる影響をできるだけ小さくし、比較的に高精度な着磁が行える。この場合にも、先に着磁した磁気トラックへの精度低下の影響が避けられない場合も厳密にはおこりうるが、この発明は主トラックを後で着磁するため、主トラックの精度劣化を抑制し、高精度で絶対角を検出することができる。
　この発明の磁気エンコーダの製造装置は、Ｎ極とＳ極が交互に並ぶ磁気トラックが複数列隣合って設けられ、これら複数列の磁気トラックとして、角度算出に使用される主トラックと、前記主トラックとの位相差の算出に使用される副トラックとがあり、前記主トラックの方が前記副トラックよりも磁極数が多い磁気エンコーダを製造する装置であって、未着磁の前記磁気エンコーダの前記磁気トラックに端部が対向しこの磁気トラックを着磁する着磁ヨークと、
　この着磁ヨークに巻回される励磁コイルと、
　この励磁コイルに着磁電流を供給して前記対向端部間に磁束を通す着磁電源と、
　前記未着磁の前記磁気エンコーダに対して前記着磁ヨークを相対的に位置決めする位置決め装置と、
　前記着磁電源および前記位置決め装置を制御する制御手段とを備え、
　この制御手段は、前記未着磁の磁気エンコーダに、個々の磁気トラック毎に順次着磁を行い、この着磁の順として、前記主トラックを前記副トラックよりも後に着磁するように前記着磁電源および前記位置決め装置を制御することで、前記主トラックの方が前記副トラックよりも磁極のピッチの精度を高くする。
　この構成の磁気エンコーダの製造装置によると、この発明の製造方法を実施することができ、主トラックの精度劣化を抑制し、高精度で絶対角を検出することができ、上記の磁気エンコーダは、この発明の製造装置を使用して、上記の製造方法と同様に、各磁気トラックへの着磁順の工夫を行うだけの簡易な製造方法の改良で製造できる。
　この発明の磁気エンコーダの製造装置において、前記着磁ヨークに設けられて着磁対象以外の列の磁気エンコーダトラックへの磁束の流れを遮蔽する磁気シールドを備えていてもよい。磁気シールドを備えることで、より高精度な着磁が行える。磁気シールドを有していても、前述のように、先に着磁した磁気トラックへの精度低下の影響が避けられない場合も厳密にはおこりうるが、この発明は主トラックを後で着磁するため、主トラックの精度劣化を抑制し、高精度で絶対角を検出することができる。また、上記の磁気エンコーダは、この発明の製造装置を使用して、上述のように各磁気トラックへの着磁順の工夫を行うだけの簡易な製造方法の改良で製造できる。
　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、この発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、この発明に含まれる。
　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。この発明の範囲は添付の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。
この発明の一実施形態に係る磁気エンコーダの断面図である。 （ａ）は同磁気エンコーダの磁極の並びを示す展開図、（ｂ），（ｃ）は同磁気エンコーダの各トラックから得られる２つの信号、および（ｄ）は両信号の位相差の波形図である。 同磁気エンコーダを製造する製造装置の一例の断面図である。 上方から見た図３のIV-IV線断面図である。 同製造装置による磁気エンコーダの各着磁過程（（ａ）が先で（ｂ）が後）を示す断面図である。 同磁気エンコーダの各列の磁極の並びを示す説明図である。
　この発明の一実施形態を図面と共に説明する。図１に磁気エンコーダの断面図を示す。図２（ａ）に磁気トラックの着磁パターンを円周方向に展開した図を示す。図２（ｂ）、（ｃ）は、これら磁気パターンの各着磁極対に対する検出信号を表し、図２（ｄ）はそれらの位相差を示す。
　磁気エンコーダ１は、磁性粉を混練したゴム材料を金属環からなる芯金２とともに金型に入れて該芯金２の外周面に加硫接着して、あるいは、該外周面にプラスチック材料と磁性粉をまぜたものと芯金２を一体成形して、円環状の磁性部材３を形成した後、未着磁の磁性部材３の表面に着磁極対数の異なる磁気トラック４を複列形成したものである（本実施形態では２列）。この複列ある磁気トラック４は、たとえば、一方の列が主トラック５として３２極対、他方の磁気トラックが副トラック６として３１極対で着磁される。この磁気エンコーダ１は、後述のように、主トラック５を副トラック６よりも後で着磁することで、主トラック５の方が副トラック６よりも磁極のピッチの精度が高く形成されている。磁気エンコーダ１は、回転軸や軸受の回転輪等の回転部材（図示せず）に取付けて絶対角検出に用いられる。
　この磁気エンコーダでは、１回転で１極対の差が発生することを利用して回転軸の絶対角の検出に用いられる。たとえば、磁気エンコーダ１に、絶対角検出用の磁気センサとして、主トラック５および副トラック６に対向する磁気センサ３１，３２を対向配置し、磁気エンコーダ１をその円環中心Ｏ回りに回転させた場合、主トラック５側の磁気センサ３１からは図２（ｂ）に示す検出信号が出力され、副トラック６側の磁気センサ３２からは図２（ｃ）に示す検出信号が出力される。それぞれの検出信号は、Ｎ極Ｓ極の１極対で０から３６０度の位相信号であり、それら検出信号の差を取ると、図２（ｄ）に示すように、磁気エンコーダ１の回転に伴い、直線的に変化する位相差信号が得られる。この場合、磁気エンコーダ１の０から３６０度の１回転で位相差信号は一周期分の波形を示す。
　絶対角の検出では、主トラック５を元にして角度を算出し、主トラック５と副トラック６との位相差から、主トラックの位置を把握して絶対角を検出することができる。この場合に、主トラック５が副トラック６よりも高精度に着磁されているため、副トラック６の方が主トラック５よりも高精度に着磁されている場合に比べて、高精度に絶対角の検出が行える。なお、前記磁気エンコーダ１と、前記磁気センサ３１，３２と、この磁気センサ３１，３２の検出信号から前記絶対角の算出を行う不図示の電子回路等の手段とで、絶対角の検出装置が構成される。
　着磁方法として、たとえばＮ極、Ｓ極を１極ずつ交互に着磁するインデックス着磁装置を用いて、磁気エンコーダ１を回転させながら、各磁気トラック４（５、６）を所定の順で着磁する方法と、両方の磁気トラック４（５、６）の着磁を同時に行う一発着磁とがあり、いずれを用いてもよい。しかし、一発着磁は着磁ヨーク構造が複雑になり、着磁時に双方の磁気トラック４（５、６）の磁気干渉があって、精度良く着磁するのが難しい。そのため、複列の磁気トラック４を有する場合にはインデックス着磁の方がより好ましい。
　たとえば、３２極対と３１極対で着磁した２列の磁気トラック４（５，６）を用いて絶対角度を検出する場合（この場合、主トラック５の磁極数が副トラック６の磁極数よりも１つ多い）、３２極対側（主トラック５）の１極対当たりの角度は１１．２５度（３６０／３２）となる。どの位相位置にあるかを判別するにはその３２分の一に相当する０．３５度（１１．２５／３２）以下の着磁精度、例えば安全を見て±０．１度以下の着磁精度が要求される。着磁極数が６４極対と６３極対のように極数が増えると、要求精度は更に厳しくなり、たとえば、±０．０４度以下が要求される。
　角度算出に使用する着磁極対数の多い主トラック５を最初に着磁した場合、その後で副トラック６を着磁した際に、その磁束漏れによる主トラック５の精度、たとえばピッチ誤差（ピッチ精度）や累積ピッチ誤差（累積ピッチ精度）への影響が想定され、この場合、角度精度が低下する。
　ここで、ピッチ誤差および累積ピッチ誤差とは、何れも着磁されたトラックの精度を示す指標である。一例として、３２極対で着磁された磁気トラックを考えると、１極対当たりの角度は、理論的には、１１．２５度となる。ここで、実際には、ある１極対の角度が、１１．３度となっていた場合には、当該極対のピッチ誤差は、＋０．０５度となる。また、累積ピッチ誤差とは、ピッチ誤差を、全ての極対に対して積算し、その最大値（振幅）を用いて表したものである。
　そのため、角度精度に影響する着磁極対数の多い主トラック５を最後に着磁することが好ましく、これにより主トラック５の精度劣化を抑制し、高精度で絶対角を検出することができる。この場合、主トラック５を着磁した際に、初めに着磁した副トラック６の精度に影響することも想定されるが、副トラック６は主トラック５との位相関係を把握するために用いるものであり、精度はそれほど考慮しなくてもよい。
　図３に着磁装置を示す。図４に、図３のIV－IV線断面矢視図を示す。この磁気エンコーダの着磁装置７は、着磁対象となる未着磁の磁気エンコーダ１を保持するチャック８を、前記円環中心Ｏを回転軸心ＲＯと一致させて回転させるスピンドル９と、これを回転させるモータ１０と、着磁ヨーク１１と、着磁ヨーク１１を３軸方向に位置決めする位置決め手段１２と、着磁電源１３と、制御手段１４とを備える。モータ１０は、回転角度を検出する検出装置である高精度のエンコーダ２４を有する。また、チャック８に保持された磁気エンコーダ１の着磁が終了した段階で着磁精度を測定するための磁気センサ１５が設けられ、３軸方向に位置決め可能な位置決め手段１６に固定されている。前記モータ１０と、着磁ヨーク１１の前記位置決め手段１２とで、前記未着磁の前記磁気エンコーダ１に対して前記着磁ヨーク１１の先端部１９を相対的に位置決めする位置決め装置２９が構成される。
　前記制御手段１４は、コンピュータ等からなり、前記未着磁の磁気エンコーダ１に、個々の磁気トラック４毎に順次着磁を行い、この着磁の順として、前記主トラック５を前記副トラック６よりも後に着磁するように、かつＮＳの磁極が交互に並ぶように、前記位置決め装置２９の位置決め手段１２とモータ１０と着磁電源１３とを数値制御等により制御する。
　着磁ヨーク１１は、磁気ギャップを介して磁気的に対向する一対の対向端部（先端部とも呼ぶ）１９，２０を有しこれら対向端部１９，２０に対して定められた位置，姿勢に配置される未着磁の前記磁気エンコーダ１の前記磁気トラック４を着磁する。着磁ヨーク１１は、具体的には、Ｕ字状の着磁ヨーク本体１７と励磁コイル１８と、前記着磁ヨーク本体１７の一端および他端にそれぞれに設けられた第１の先端部１９および第２の先端部２０からなる。励磁コイル１８は着磁ヨーク本体１７の外周に巻かれている。着磁ヨーク１１は、着磁のための磁束ａ（図４参照）を磁気エンコーダ１に貫通させるものであり、着磁ヨーク１１の第１の先端部１９は先端が尖った構造とされ、着磁時には磁気エンコーダ１（すなわち磁気トラック４）の表面と対向させる。第２の先端部２０はチャック８に隙間を持って対向し、第１の先端部１９から磁気エンコーダ１、チャック８を経由して第２の先端部２０に渡る磁気ループが形成される。なお、第２の先端部２０は省略してもよい。
　磁気シールド部材２１には軸心ＲＯ方向の縦断面テーパ状の角形状の孔２２が形成され、孔２２の上下それぞれに隙間を開けて第１の先端部１９が配置される。磁気エンコーダ１と対向する磁気シールド部材２１および第１の先端部１９は、未着磁の磁気トラック４と一定の隙間、たとえば０．１ｍｍ程度を保持して位置決めされる。
　磁気シールド部材２１は、着磁ヨーク本体１７の第２の先端部２０寄りの位置で固定される支持台２３の端部に固定される。第１の先端部１９から発生する磁束の内、着磁しない他方の磁気トラック４に影響を与える磁束を磁気シールド部材２１に誘導し、磁気エンコーダ１に対向する第１の先端部１９とは反対側の第２の先端部２０側に逃がす構成とされる。磁気シールド部材２１と支持台２３には、磁性体、たとえば低炭素の鉄鋼材を用いる。複列の磁気トラックを有する磁気エンコーダ１の着磁において、磁気シールド部材２１を、着磁対象以外の磁気トラックへの磁束の流れを遮蔽するように磁気トラック４と対峙させることが可能になる。
　図５は、未着磁の磁気エンコーダ１の磁性部材３に２列の磁気トラック４（５，６）着磁する場合の着磁ヨーク１１の第１の先端部１９の配置位置を示す。また、図６には、２列に着磁した磁気エンコーダ１の着磁パターンの例を示す。
　図５（ａ）は、磁気エンコーダ１の磁性部材３の下半分を副トラック６となる磁気トラック４として着磁する場合の着磁ヨーク１１の第１の先端部１９と磁気シールド部材２１の配置を示す。このとき、他方の磁気トラック４（主トラック５）が形成される磁性部材３の表面は、磁気シールド部材２１で覆って、第１の先端部１９から流れる磁束が他方の磁気トラック４（主トラック５）に流れるのを防止する。
　図５（ｂ）は、磁気エンコーダ１の磁性部材３の上半分を主トラック５となる磁気トラック４として着磁する場合の着磁ヨーク１１の第１の先端部１９と磁気シールド部材２１の配置を示す。このとき、初めに着磁した副トラック６となる磁気トラック４が形成された磁性部材３の表面は、磁気シールド部材２１で覆って、第１の先端部１９から流れる磁束が磁気トラック４（副トラック６）に流れるのを防止する。
　図５（ａ）に示す工程で副トラック６（磁気トラック４）を形成し、最後に図５（ｂ）に示す工程で主トラック５（磁気トラック４）を形成する順番で着磁を行うと、主トラック５の精度劣化を抑制し、高精度で絶対角を検出することができる。
　この実施形態によると、上記のように、複列の磁気トラック４を着磁する場合に、角度を算出する磁気トラック４である主トラック５を最後に着磁することで、主トラック５の着磁ピッチ等の精度劣化を抑制した磁気エンコーダ１が得られ、高精度で絶対角を検出することができる。
　なお、上記実施形態は、ラジアル型の磁気エンコーダ１に適用した場合につき説明したが、この発明は、アキシアル型の磁気エンコーダや直線型の磁気エンコーダにも適用することができる。
　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、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更、削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
１…磁気エンコーダ
２…芯金
３…磁性部材
４…磁気トラック
５…主トラック
６…副トラック
７…磁気エンコーダの着磁装置
８…チャック
１０…モータ
１１…着磁ヨーク
１２…位置決め手段
１３…着磁電源
１４…制御手段
１９…先端部
２１…シールド部材
２９…位置決め装置

Claims (6)

  1. 　Ｎ極とＳ極が交互に並ぶ磁気トラックが複数列隣合って設けられ、これら複数列の磁気トラックとして、角度算出に使用される主トラックと、前記主トラックとの位相差の算出に使用される副トラックとがあり、前記主トラックの磁極数が副トラックの磁極数よりも多い磁気エンコーダであって、
    　前記主トラックの方が前記副トラックよりも磁極のピッチの精度が高い磁気エンコーダ。
  2. 　請求項１に記載の磁気エンコーダにおいて、前記主トラックの磁極数が前記副トラックの磁極数よりも１つ多い磁気エンコーダ。
  3. 　請求項１または２に記載の磁気エンコーダにおいて、前記複数列の磁気トラックが、円環状に並ぶ磁気エンコーダ。
  4. 　Ｎ極とＳ極が交互に並ぶ磁気トラックが複数列隣合って設けられ、これら複数列の磁気トラックとして、角度算出に使用される主トラックと、前記主トラックとの位相差の算出に使用される副トラックとがあり、前記主トラックの磁極数が副トラックの磁極数よりも多い磁気エンコーダを製造する方法であって、
    　未着磁の磁気エンコーダを製造した後、この未着磁の磁気エンコーダに、個々の磁気トラック毎に順次着磁を行い、この着磁の順として、前記主トラックを前記副トラックよりも後に着磁することで、前記主トラックの方が前記副トラックよりも磁極のピッチの精度を高くする磁気エンコーダの製造方法。
  5. 　請求項３に記載の磁気エンコーダの製造方法であって、前記各磁気トラックを着磁するときに、現在着磁しない側の磁気トラックとなる部分を磁気シールドで遮蔽しながら、Ｎ極とＳ極とを１極ずつ交互に着磁する磁気エンコーダ製造方法。
  6. 　Ｎ極とＳ極が交互に並ぶ磁気トラックが複数列隣合って設けられ、これら複数列の磁気トラックとして、角度算出に使用される主トラックと、前記主トラックとの位相差の算出に使用される副トラックとがあり、前記主トラックの磁極数が副トラックの磁極数よりも多い磁気エンコーダを製造する装置であって、
    　未着磁の前記磁気エンコーダの前記磁気トラックに端部が対向しこの磁気トラックを着磁する着磁ヨークと、
    　この着磁ヨークに巻回される励磁コイルと、
    　この励磁コイルに着磁電流を供給して前記対向端部間に磁束を通す着磁電源と、
    　前記未着磁の前記磁気エンコーダに対して前記着磁ヨークを相対的に位置決めする位置決め装置と、
    　前記着磁電源および前記位置決め装置を制御する制御手段とを備え、
    　この制御手段は、前記未着磁の磁気エンコーダに、個々の磁気トラック毎に順次着磁を行い、この着磁の順として、前記主トラックを前記副トラックよりも後に着磁するように前記着磁電源および前記位置決め装置を制御することで、前記主トラックの方が前記副トラックよりも磁極のピッチの精度を高くする磁気エンコーダの製造装置。
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