磁编码器及致动器的制作方法

专利名称：磁编码器及致动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用多极磁体及磁检测元件来检测电动机轴等旋转构件的旋转角度 位置的磁编码器。进一步详细而言，涉及可以去除从外部侵入的磁噪声引起的检测误差的 磁编码器、以及装载有该磁编码器的致动器。
背景技术：
作为磁编码器，已知其包括以同轴状态安装于测定对象的旋转构件的环状的多 极磁体；以及与在该多极磁体的外周面等形成的多极磁化面对置的霍尔元件等磁检测元 件。专利文献1中披露了该形式的磁编码器。专利文献1中所披露的编码器装置包括以同轴状态安装于电动机等的转轴的2 个磁鼓。在第一鼓的外周面形成有双极磁化图案，在第二鼓的外周面沿周向分为64个部分 而形成64极的多极磁化图案。与第一鼓的磁化面对置而以90度的角度间隔配置有第一、 第二磁传感器。与第二鼓的磁化面对置而配置有第三、第四磁传感器，这些磁传感器的角度 间隔设定为90度的整数倍。在专利文献1的编码器装置中，若转轴进行旋转，则从第一、第二磁传感器输出相 位差90度的A相信号和B相信号，通过将这些输出信号转换为矩形波并输入至旋转方向判 别电路，可以根据旋转方向，每转1圈输出+1或者-1的旋转次数信号。另外，从第三、第四 磁传感器输出存在90度的整数倍的相位差的C相信号和D相信号。在该编码器装置中，通 过基于A相 D相的各信号利用计算单元或合成电路来进行预定的信号处理，能以与多极 磁化图案的极数相应的分辨率来检测绝对旋转位置。专利文献1 日本实用新型实开平6-10813号公报

发明内容
本发明要解决的问题在专利文献1这样的具有多极磁体的磁编码器中，若将多极磁体(第二鼓)和双 极磁体(第一鼓)接近配置，则与多极磁体的磁化面对置而配置的磁检测元件检测出来自 双极磁体的漏磁通，其检测信号中有可能包含双极磁体引起的误差成分。另外，在对带有 电磁制动器的电动机等致动器安装具有多极磁体的磁编码器的情况下，磁编码器检测出来 自电磁制动器的制动器线圈的漏磁通，其检测信号中有可能包含制动器线圈引起的误差成 分。若无法从检测信号去除这样的误差成分，则磁编码器的检测精度会下降。鉴于这一点，本发明的目的在于提供一种磁编码器以及装载有该磁编码器的致动 器，其可以去除来自外部的磁噪声引起的检测误差，高精度地进行角度检测。用于解决问题的方法为了解决上述问题，本发明的磁编码器的特征在于，具有多极磁体，包括圆形的多极磁化面，该多极磁化面是N极及S极的各磁极在圆周方 向以等角度间隔交替形成的；以及
第一 第四磁检测部，为了检测磁场随着上述多极磁体的旋转而产生的变化，相 对于上述多极磁化面，分别配置在其圆周方向上不同的角度位置，上述第一磁检测部包括A相第一磁检测元件及B相第一磁检测元件，该A相及B 相第一磁检测元件相邻配置，以使其感受面以一定的间隙与上述多极磁化面对置，并随着 上述多极磁体的旋转，分别输出存在90度相位差的正弦波状的A相信号和B相信号，上述第二磁检测部包括A相第二磁检测元件及B相第二磁检测元件，该A相及B 相第二磁检测元件相邻配置，以使其感受面以一定的间隙与上述多极磁化面对置，并随着 上述多极磁体的旋转，分别输出存在90度相位差的正弦波状的A相信号和B相信号，上述第三磁检测部包括A相第三磁检测元件及B相第三磁检测元件，该A相及B 相第三磁检测元件相邻配置，以使其感受面以一定的间隙与上述多极磁化面对置，并随着 上述多极磁体的旋转，分别输出与A相信号反相位的A相反转信号、和与B相信号反相位的 B相反转信号，上述第四磁检测部包括A相第四磁检测元件及B相第四磁检测元件，该A相及B 相第四磁检测元件相邻配置，以使其感受面以一定的间隙与上述多极磁化面对置，并随着 上述多极磁体的旋转，分别输出与A相信号反相位的A相反转信号、和与B相信号反相位的 B相反转信号，上述第二磁检测部的上述A相第二磁检测元件及上述B相第二磁检测元件，相对 于上述第一磁检测部的上述A相第一磁检测元件及上述B相第一磁检测元件，分别配置在 绕上述多极磁体的旋转中心的机械角大致相距180度的角度位置，上述第四磁检测部的上述A相第四磁检测元件及上述B相第四磁检测元件，相对 于上述第三磁检测部的上述A相第三磁检测元件及上述B相第三磁检测元件，分别配置在 绕上述多极磁体的旋转中心的机械角大致相距180度的角度位置。设本发明的磁编码器的第一 第四磁检测部被置于沿多极磁体的径向横切的外 部磁场的影响下。在第一磁检测部及第二磁检测部中，其A相第一磁检测元件及A相第二 磁检测元件相对于多极磁体的圆形的多极磁化面配置在径向的两侧，其B相第一磁检测元 件及B相第二磁检测元件也同样配置在径向的两侧。因此，A相第一磁检测元件的检测信 号所载有的外部磁场引起的噪声成分、和A相第二磁检测元件的检测信号所载有的外部磁 场引起的噪声成分的大小大致相同，正负相反。因此，若将这2个A相信号合成并平均化， 则可以抵消沿径向横切多极磁体的外部磁场引起的噪声成分。对于B相第一磁检测元件及 B相第二磁检测元件也一样，可以去除外部磁场引起的噪声成分。另外，对于第三磁检测部 及第四磁检测部也一样，可以抵消其A相第三磁检测元件及A相第四磁检测元件的各检测 信号所载有的噪声成分，可以抵消其B相第三磁检测元件及B相第四磁检测元件所载有的 噪声成分。接下来，设本发明的磁编码器的第一 第四磁检测部被置于从多极磁体的旋转中 心向径向的一个方向呈放射状延伸的外部磁场的影响下。在这种情况下，在第一及第二磁 检测部的A相第一磁检测元件及A相第二磁检测元件的检测信号的A相信号中，载有大小 大致相同、正负也相同的噪声成分。同样，在第三及第四磁检测部的A相第三磁检测元件及 A相第四磁检测元件的检测信号的A相反转信号中，也载有大小大致相同、正负也相同的噪 声成分。此处，A相信号中所包含的噪声成分、和与A相反转信号中所包含的噪声成分的大小大致相同，但正负相反。因此，通过将A相信号、和使A相反转信号反转的信号合成并平 均化，可以去除噪声成分。B相信号及B相反转信号的情况也一样，通过将B相信号、和使B 相反转信号反转的信号合成并平均化，可以去除噪声成分。另外，在本发明的磁编码器中，相对于多极磁化面，在其圆周方向的不同的角度位 置配置多个磁检测元件。通过将其检测信号合成，使多极磁化图案的偏差引起的检测信号 的偏差平均化，使多个磁检测元件的个体差异导致的检测信号的偏差平均化。另外，通过将 配置在不同的角度位置的多个磁检测元件的检测输出的变化平均化，可以抵消使用霍尔传 感器等作为磁检测元件时的传感器周围温度的变化导致的偏移输出的变化。因此，可以削 减这些偏差或温度特性等引起的检测误差，提高旋转位置的检测精度。此处，本发明的磁编码器可以适用于通过使用双极磁体来求出多极磁体的磁极位 置、可以检测旋转构件转1圈内的绝对位置的绝对式的磁编码器。即，本发明的绝对式的磁编码器基于上述结构，其特征在于，具有双极磁体，包括 沿着圆周方向进行双极磁化的圆形的双极磁化面；以及双极侧磁检测部，包括随着上述双 极磁体的旋转、分别输出存在转1圈1个周期的90度相位差的正弦波状的A相信号及B相 信号的一对磁检测元件，上述双极磁体相对于上述多极磁体以同轴状态相邻配置，与该多 极磁体一体旋转。来自双极磁体的漏磁通是在沿径向横切多极磁体的状态下产生，在沿径向横切的 状态下旋转。即使这样的漏磁通引起在第一 第四磁检测部的各磁检测元件的检测信号中 载有噪声成分，由于如上所述，可以抵消沿多极磁体的径向延伸的外部磁场引起的噪声成 分，因此可以高精度地检测旋转位置。另外，由于不必为了降低检测误差而使双极磁体和多 极磁体离开，因此可以将双极磁体和多极磁体接近配置。因此，有利于减小磁编码器的体 积，特别是有利于缩短其轴长。接下来，本发明的磁编码器适于装载在伺服电动机等这样的带有电磁制动器的致 动器上。在这样的带有电磁制动器的致动器中，电磁制动器的制动器线圈与旋转构件以同 轴状态配置，其漏磁通沿着安装在旋转构件的磁编码器的多极磁体的径向，形成为向相同 方向呈放射状延伸的状态。由于该漏磁通，在第一 第四磁检测部的各磁检测元件中有时 会载有噪声成分，使磁编码器的检测精度下降。然而，在本发明的磁编码器中，由于如上所 述去除了这样的噪声成分，因此可以不会受到制动器线圈的漏磁通的影响，高精度地检测 旋转构件的旋转位置。另外，由于可以去除漏磁通导致的影响，因此可以将磁编码器与电磁 制动器接近配置。因此，有利于减小带有磁编码器的致动器的体积，特别是有利于缩短其轴 长。发明的效果根据本发明的磁编码器，可以去除沿其多极磁体的径向延伸的外部磁通引起的磁 检测元件的检测误差。另外，可以去除沿着其多极磁体的径向在一个方向呈放射状延伸的 外部磁通引起的磁检测元件的检测误差。因此，可以不受到来自用于检测绝对位置的双极 磁体的漏磁通导致的影响、来自配置于检测对象的旋转构件的电磁制动器的制动器线圈的 漏磁通导致的影响，可以高精度地检测旋转构件的旋转位置。另外，由于可以这样去除漏磁通导致的影响，因此根据本发明，由于可以将双极磁 体与多极磁体接近配置，可以在旋转构件的电磁制动器的接近位置接近配置磁编码器，因此有利于磁编码器的小型化、具有磁编码器的致动器的小型化。


图1是装入有本发明的磁编码器的伺服电动机的局部剖视图。图2是装入有本发明的磁编码器的伺服电动机的简要结构图。图3A是由双极磁体形成的旋转检测部的主视图。图;3B是由多极磁体形成的旋转检测部的主视图。图4是各磁传感器元件的输出端子的接线图。图5A是表示由双极磁体产生的磁场的侧视图。图5B是表示由双极磁体产生的磁场的俯视图。图6A是表示电磁制动器的制动器磁场的侧视图。图6B是表示电磁制动器的制动器磁场的俯视图。图7是由极数不同的多极磁体形成的旋转检测部的主视图。
具体实施例方式下面，参照附图，说明使用本发明的磁编码器及致动器的实施方式。图1是装入有磁编码器的伺服电动机的半剖视图，图2是其简要结构图。伺服电动 机1 (致动器)包括在筒状的电动机壳2的中心沿前后方向延伸的电动机轴3 (旋转构件)。 电动机轴3的前端贯穿将电动机壳2的前端封闭的端架4的中心部分，向电动机壳2的前 方突出。电动机壳2的后端被杯状的编码器盖板5封闭。电动机轴3经由被电动机壳2支 撑的轴承6、7，以可自由旋转的状态被支撑。在电动机壳2内的前侧部分，一体形成有与电 动机轴3为同轴状态的转子8。固定在电动机壳2的内周面的铁心9与转子8的外周侧对 置，在铁心9中安装有电动机线圈10。在电动机轴3的轴承7 —侧的部分配置有电磁制动器11。电磁制动器11包括与 电动机轴3以同轴状态进行花键结合的制动片12。对制动片12配置有在轴向对置的片状 的制动器可动部13。制动器可动部13利用未图示的弹簧力将止动器15对制动片12进行 按压。若对制动器线圈14进行励磁，则制动器可动部13克服弹簧力从制动片12—侧离开， 解除用于使电动机轴3的旋转停止的制动力。制动器线圈14被固定在电动机壳2的支架 16支撑。电动机轴3的后端部分位于安装在电动机壳2的后端部的编码器盖板5的内部。 在该电动机轴3的后端部分，用于检测电动机轴3的绝对旋转角度的绝对型的磁编码器17 的旋转检测部18、19在轴向接近配置。图3A是旋转检测部18的主视图，图:3B是旋转检测部19的主视图。参照这些图进 行说明，磁编码器17的旋转检测部18包括以同轴状态固定于电动机轴3的双极磁体20 ； 以及与双极磁体20的外周面对置而配置的霍尔传感器等磁检测元件Α0、Β0。另外，旋转检 测部19包括以同轴状态固定于电动机轴3的多极磁体21 ；以及与多极磁体21的外周面 对置而配置的第一 第四磁检测部22 25共4组。双极磁体20及多极磁体21在以同轴状态固定于电动机轴3的环状磁体材料的圆 形外周面交替形成S极和N极的各磁极。在形成于双极磁体20的圆形外周面的双极磁化面20a上，在相距180度的位置形成S极和N极。在形成于多极磁体21的圆形外周面的多 极磁化面21a上，以等角度间隔交替形成S极和N极。例如，将多极磁化面21a磁化为观 极。磁检测元件AO和磁检测元件BO配置在以双极磁体20的旋转中心即电动机轴3 的旋转中心为中心而相距90度的角度位置，使其感受面以一定的间隙与双极磁化面20a对 置。若双极磁体20转1圈，则从各磁检测元件输出1个周期量的相位差为90度的正弦波 形的检测信号。与多极磁体21的多极磁化面21a对置而配置的第一 第四磁检测部22 25，分 别由在电角度相距90度的状态下相邻配置的2组磁检测元件构成。第一磁检测部22包括A相第一磁检测元件Al和B相第一磁检测元件B 1，该A相 及B相第一磁检测元件相邻配置，以使其感受面以一定的间隙与多极磁化面21a对置，并随 着多极磁体21的旋转，分别输出存在90度相位差的正弦波状的A相信号及B相信号。第 二磁检测部23包括A相第二磁检测元件A2和B相第二磁检测元件B2，该A相及B相第二 磁检测元件相邻配置，以使其感受面以一定的间隙与多极磁化面21a对置，并随着多极磁 体21的旋转，分别输出存在90度相位差的正弦波状的A相信号及B相信号。第三磁检测部M包括A相第三磁检测元件A3和B相第三磁检测元件B3，该A相 及B相第三磁检测元件相邻配置，以使其感受面以一定的间隙与多极磁化面21a对置，并随 着多极磁体21的旋转，分别输出与A相信号反相位的A相反转信号、和与B相信号反相位的 B相反转信号。第四磁检测部25包括A相第四磁检测元件A4和B相第四磁检测元件B4， 该A相及B相第四磁检测元件相邻配置，以使其感受面以一定的间隙与多极磁化面21a对 置，并随着多极磁体21的旋转，分别输出与A相信号反相位的A相反转信号、和与B相信号 反相位的B相反转信号。另外，第二磁检测部23的A相第二磁检测元件A2和B相第二磁检测元件B2，相对 于第一磁检测部22的A相第一磁检测元件Al和B相第一磁检测元件Bi，分别配置在绕多 极磁体21的旋转中心的机械角相距180度的角度位置。第三磁检测部M的A相第三磁检测元件A3和B相第三磁检测元件B3，相对于第 一磁检测部22的A相第一磁检测元件Al和B相第一磁检测元件Bi，分别配置在绕多极磁 体21的旋转中心的机械角大致相距90度的角度位置。 第四磁检测部25的A相第四磁检测元件A4和B相第四磁检测元件B4，相对于第 三磁检测部M的A相第三磁检测元件A3和B相第三磁检测元件B3，分别配置在绕多极磁 体21的旋转中心的机械角相距180度的角度位置。 由于在多极磁化面21a的28极的多极磁化图案中，从1个磁极起位于机械角相距 180度的位置的磁极的极性是同一极性，因此第一磁检测部22的A相第一磁检测元件Al与 第二磁检测部23的A相第二磁检测元件A2始终与同一极性的磁极对置。例如，在多极磁 体21位于图;3B所示的旋转位置的状态下，A相第一磁检测元件Al和A相第二磁检测元件 A2都与S极对置。第一磁检测部22的B相第一磁检测元件Bl与第二磁检测部23的B相 第二磁检测元件B2，相对于A相第一磁检测元件Al、A相第二磁检测元件A2，位于电角度相 距90度的位置。因此，与磁检测元件Al、A2所对置的磁极极性相反的磁极对置。在图:3B 所示的状态下，与N极对置。
另一方面，位于从第一、第二磁检测部22、23起以机械角旋转90度的位置的第三、 第四磁检测部对、25的A相第三磁检测元件A3和A相第四磁检测元件A4，始终与A相第一 磁检测元件Al和A相第二磁检测元件A2所对置的磁极极性相反的磁极对置。例如，在多 极磁体21位于图;3B所示的旋转位置的状态下，A相第三磁检测元件A3、A相第四磁检测元 件M都与N极对置。第三、第四磁检测部M、25的另一个B相第三磁检测元件B3、B相第 四磁检测元件B4，位于从A相第三磁检测元件A3、A相第四磁检测元件A4起以电角度相距 90度的位置。因此，在图:3B所示的状态下，分别与S极对置。另外，第三、第四磁检测部M、25的配置也可以配置在从第一、第二磁检测部22、 23起旋转90度的角度位置以外的角度位置。在这种情况下也同样，第三、第四磁检测部24、 25与第一、第二磁检测部22、23配置在不同的角度位置，且A相第三磁检测元件A3、A相第 四磁检测元件M和A相第一磁检测元件Al、A相第二磁检测元件A2与极性相反的磁极对 置而配置，B相第三磁检测元件B3、B相第四磁检测元件B4和B相第一磁检测元件Bl、B相 第二磁检测元件B2与极性相反的磁极对置而配置。这样配置的各磁检测元件，随着多极磁体21的旋转，在多极磁体21转1圈的期间 输出观个周期量的正弦波信号。另外，A相第一磁检测元件A1、A相第二磁检测元件A2输 出同相位的正弦波状的A相信号，A相第三磁检测元件A3、A相第四磁检测元件A4输出与 A相信号反相位的正弦波状的A相反转信号。另外，B相第一磁检测元件Bi、B相第二磁检 测元件B2输出与A相第一磁检测元件A1、A相第二磁检测元件A2相位相差90度的正弦波 状的B相信号。B相第三磁检测元件B3、B相第四磁检测元件B4输出与B相第一磁检测元 件Bi、B相第二磁检测元件B2反相位的正弦波状的B相反转信号。图4是第一 第四各磁检测部22 25的各磁检测元件(霍尔元件)的输出端子 的接线图。如该图所示，在A相接线电路沈中，输出A相信号的A相第一磁检测元件Al、 A相第二磁检测元件A2在正向并联连接。与之相反，输出A相反转信号的A相第三磁检测 元件A3、A相第四磁检测元件A4，在将正负的输出端子相反的状态下，相对于A相第一磁检 测元件Al、A相第二磁检测元件A2并联连接。在B相接线电路27中，B相的磁检测元件 Bl B4也进行同样的接线。若用(Al) (A4)、(Bi) (B4)来表示各磁检测元件Al A4、B1 B4的输出信号，则作为由各磁检测元件得到的输出信号的合成信号A、B，可以得到 由下式表示的平均化了的信号。A = [{(Al) + (A2)} - {(A3) + (A4)} ] /4B = [{(Bi) + (B2)} - {(B3) + (B4)} ] /4磁编码器17的信号处理部28包括双极角度计算部四，基于来自旋转检测部18 的磁传感器元件Α0、Β0的检测信号，计算双极磁体20的旋转角度θ 1 ；多极角度计算部30， 基于从上述的A相接线电路沈和B相接线电路27输出的来自各4个磁传感器元件的检测 信号的合成信号，算出多极磁体21的旋转角度θ 2;以及绝对角度计算部31，基于来自双极 角度计算部四及多极角度计算部30的输出，计算电动机轴3的绝对旋转角度θ 0。双极角度计算部四例如通过对来自磁检测元件Α0、Β0的90度的相位差的检测信 号进行预定的信号处理，可以算出双极磁体20的旋转角度θ 1。多极角度计算部30通过对从A相接线电路沈和B相接线电路27输出的合成后 的A相信号及B相信号、或者各磁检测元件的检测信号进行预定的信号处理，可以检测表示多极磁体21的各极对的旋转位置的旋转角度θ 2。绝对角度计算部31基于来自双极角度计算部四的信号θ 1求出多极信号的极对 号码数Ni，与多极角度信号θ 2—起，基于下式算出电动机轴3的整体旋转角度Θ0。θ 0 = (Ni X 360/Ρ) + ( θ 2/Ρ)式中，0彡Ni彡P-I (P 多极磁体的极对数)图5A及图5B是表示双极磁体20的磁场的侧视图及俯视图。参照这些图，说明去 除由双极磁体20产生的旋转磁场引起的检测误差的情况。在磁编码器17中，将双极磁体20与多极磁体21接近配置。来自双极磁体20的 漏磁通Φ 1沿多极磁体21的径向横切多极磁体21。如图5Β所示，双极磁体20的S极及N 极的漏磁通，在相对于第一磁检测部22的A相第一磁检测元件Al和B相第一磁检测元件 Bi、以及第二磁检测部23的A相第二磁检测元件Α2和B相第二磁检测元件Β2的各感受面 垂直交链的旋转位置，这4个磁检测元件Α1、Β1、Α2、Β2的检测信号中会包含最大的噪声成 分。此时，位于第一磁检测部22的位置的A相第一磁检测元件Al和B相第一磁检测 元件Bl中的受磁通Φ1的影响导致的检测信号(Al)、(Bi)的变动，相对于位于第二磁检 测部23的位置的A相第二磁检测元件Α2和B相第二磁检测元件Β2中的受磁通Φ 1的影 响导致的检测信号(Α2)、(Β2)的变动，正负相反，大小大致相同。因此，在A相接线电路沈 中，通过将A相第一磁检测元件Al和A相第二磁检测元件Α2的各检测信号合成并平均化， 可以抵消各检测信号中所包含的双极磁体20的漏磁通引起的误差成分。同样，在B相接线 电路27中，通过将磁传感器元件Bi、Β2的检测信号合成并平均化，可以抵消误差成分。另外，随着双极磁体20的旋转，漏磁通Φ 1也会旋转。由于在第三、第四磁检测部 24,25中也同样可以抵消误差成分，因此无论在哪个旋转位置，都可以去除来自双极磁体 20的漏磁通引起的误差成分。接下来，图6Α及图6Β是表示对制动器线圈14进行励磁时产生的制动器磁场的侧 视图及俯视图。参照这些图，说明去除在对电磁制动器11的制动器线圈14进行励磁时产 生的制动器磁场引起的检测误差的情况。在伺服电动机1中，使磁编码器17与电磁制动器11接近安装。制动器磁场的磁 通Φ2的方向，是从多极磁体21的旋转中心即电动机轴3的旋转中心沿径向呈一个方向的 放射状延伸。若第一 第四磁检测部22 25的各磁检测元件检测出这样的沿径向延伸的 来自制动器线圈的漏磁通，则在检测信号中会载有与该漏磁通相应的误差。这样的沿径向延伸的漏磁通引起的检测误差，在各磁检测元件的检测信号中，作 为同一大小、正负也一致的误差成分出现。因此，在A相接线电路沈中，通过将由A相第一 磁检测元件Al和A相第二磁检测元件Α2得到的各A相信号合成并平均化，并且将由A相 第三磁检测元件及A相第四磁检测元件得到的各A相反转信号合成并平均化，再将对各A 相信号平均化的信号与对各A相反转信号平均化的信号的反转信号合成并平均化，可以去 除A相信号中所包含的误差成分。同样，在B相接线电路27中，通过将由B相第一磁检测 元件Bl和B相第二磁检测元件Β2得到的各B相信号合成并平均化，并且将由B相第三磁 检测元件Β3及B相第四磁检测元件Β4得到的各B相反转信号合成并平均化，再将对各B 相信号平均化的信号与对各B相反转信号平均化的信号的反转信号合成并平均化，可以去除B相信号中所包含的误差成分。因此，可以使用去除了误差成分的A相信号及B相信号 来高精度地检测电动机轴的旋转位置。另外，不限于由双极磁体20产生的磁场或由电磁制动器11产生的制动器磁场，在 由于其他原因存在同样的外部磁场时，也可以同样去除这样的外部磁场导致的检测误差。如以上说明那样，在磁编码器17中，由于可以降低双极磁体20引起的检测误差， 因此不必使双极磁体和多极磁体21离开，可以将双极磁体20和多极磁体21接近配置。因 此，磁编码器17可以小型化。另外，由于不必使磁编码器17和电磁制动器11离开，因此带 有磁编码器的伺服电动机1可以小型化。另外，由于通过进行利用A相接线电路沈和B相接线电路27的如上所述的信号 处理，对来自配置在与多极磁化的磁化面对置的不同方位的各磁传感器元件的检测信号进 行合成，因此可以使多极磁体21的多极磁化图案的偏差引起的检测信号的偏差平均化，并 且使多个磁传感器元件的个体差异导致的检测信号的偏差平均化。另外，可以抵消使用霍 尔传感器等作为磁传感器元件时的传感器周围温度的变化导致的偏移输出的变化。因此， 可以削减这些偏差或温度特性等引起的检测误差，进一步提高电动机轴3的旋转位置的检 测精度。接下来，说明多极磁体的旋转检测部的其他结构例。图:3B所示的旋转检测部19 的多极磁体21的极数是观极，但多极磁体21的极数可以根据磁编码器17要达到的分辨 率等而适当变更。如上所述，在观极的多极磁体中，位于机械角正好相距180度的位置的2 个磁极的极性为同一极性，在多极磁体的极数是4的整数倍时，始终处于这样的磁极配置。 因此，在这种情况下，利用如上所述的传感器配置及信号处理，可以去除外部磁场引起的误 差成分。然而，在多极磁体的极数不是4的整数倍时，位于机械角正好相距180度的位置的 2个磁极的极性不是同一极性。图7是与图;3B的极数不同的多极磁体的旋转检测部的主 视图。如该图所示，在沈极的多极磁体121中，位于机械角正好相距180度的位置的2个 磁极的极性是相反的极性。因此，在这样的情况下，将第一磁检测部22的A相第一磁检测 元件Al和B相第一磁检测元件Bi，相对于第二磁检测部23的A相第二磁检测元件A2和B 相第二磁检测元件B2，分别配置在机械角相距(180-δ)度的角度位置。而且，对于第三磁 检测部及第四磁检测部也一样，将A相第三磁检测元件和A相第四磁检测元件、以及B相第 三磁检测元件和B相第四磁检测元件这2组元件，分别配置在机械角相距(180- δ )度的角 度位置。然后，进行与上述实施方式相同的信号处理。此处，δ是多极磁体121中的1个磁极部分的角度间隔，在沈极的情况下，δ = (360/26)度。S卩，所谓机械角相距(180-δ)度的角度位置，是相距最接近180度的角度间 隔的同一极性的磁极的角度位置，在26极的情况下，(180-(360/ ))度成为约166. 2度。 因此，若如图7所示那样构成，则由于可以将来自配置在相距大致接近180度的机械角的位 置的2个磁检测传感器元件的同相位的检测信号合成并平均化，因此与使用观极的多极磁 体21时相同，可以抵消在其检测信号中载有的来自双极磁体的漏磁通引起的噪声成分，可 以去除误差成分。
权利要求
1.一种磁编码器，其特征在于，具有多极磁体，包括圆形的多极磁化面，该多极磁化面是N极及S极的各磁极在圆周方向以 等角度间隔交替形成的；以及第一 第四磁检测部，为了检测旋转磁场随着所述多极磁体的旋转而产生的变化，相 对于所述多极磁化面，分别配置在其圆周方向上不同的角度位置，所述第一磁检测部包括A相第一磁检测元件及B相第一磁检测元件，该A相及B相第 一磁检测元件相邻配置，以使其感受面以一定的间隙与所述多极磁化面对置，并随着所述 多极磁体的旋转，分别输出存在90度相位差的正弦波状的A相信号和B相信号，所述第二磁检测部包括A相第二磁检测元件及B相第二磁检测元件，该A相及B相第 二磁检测元件相邻配置，以使其感受面以一定的间隙与所述多极磁化面对置，并随着所述 多极磁体的旋转，分别输出存在90度相位差的正弦波状的A相信号和B相信号，所述第三磁检测部包括A相第三磁检测元件及B相第三磁检测元件，该A相及B相第 三磁检测元件相邻配置，以使其感受面以一定的间隙与所述多极磁化面对置，并随着所述 多极磁体的旋转，分别输出与A相信号反相位的A相反转信号、和与B相信号反相位的B相 反转信号，所述第四磁检测部包括A相第四磁检测元件及B相第四磁检测元件，该A相及B相第 四磁检测元件相邻配置，以使其感受面以一定的间隙与所述多极磁化面对置，并随着所述 多极磁体的旋转，分别输出与A相信号反相位的A相反转信号、和与B相信号反相位的B相 反转信号，所述第二磁检测部的所述A相第二磁检测元件及所述B相第二磁检测元件，相对于所 述第一磁检测部的所述A相第一磁检测元件及所述B相第一磁检测元件，分别配置在绕所 述多极磁体的旋转中心的机械角大致相距180度的角度位置，所述第四磁检测部的所述A相第四磁检测元件及所述B相第四磁检测元件，相对于所 述第三磁检测部的所述A相第三磁检测元件及所述B相第三磁检测元件，分别配置在绕所 述多极磁体的旋转中心的机械角大致相距180度的角度位置。
2.如权利要求1所述的磁编码器，其特征在于，具有信号处理部，该信号处理部从所述A相信号及所述B相信号，去除沿所述多极磁体 的径向延伸的外部磁通导致的噪声成分、以及沿所述多极磁体的径向在相同方向延伸的外 部磁通导致的噪声成分，该信号处理部将A相信号的平均化信号、使A相反转信号的平均化信号反转的信号进 行合成，去除A相信号中所包含的噪声成分，其中，该A相信号的平均化信号是通过将从所 述A相第一磁检测元件及所述A相第二磁检测元件分别输出的A相信号进行合成而生成 的，该A相反转信号的平均化信号是通过将从所述A相第三磁检测元件及所述A相第四磁 检测元件分别输出的A相反转信号进行合成而生成的，该信号处理部将B相信号的平均化信号、使B相反转信号的平均化信号反转的信号进 行合成，去除B相信号中所包含的噪声成分，其中，该B相信号的平均化信号是通过将从所 述B相第一磁检测元件及所述B相第二磁检测元件分别输出的B相信号进行合成而生成 的，该B相反转信号的平均化信号是通过将从所述B相第三磁检测元件及所述B相第四磁 检测元件分别输出的B相反转信号进行合成而生成的。
3.如权利要求1所述的磁编码器，其特征在于，具有双极磁体，包括沿着圆周方向进行双极磁化的圆形的双极磁化面；以及 双极侧磁检测部，包括随着所述双极磁体的旋转、分别输出存在转1圈1个周期的90 度相位差的正弦波状的A相信号及B相信号的一对磁检测元件，所述双极磁体相对于所述多极磁体以同轴状态相邻配置，与该多极磁体一体旋转。
4.如权利要求3所述的磁编码器，其特征在于，具有信号处理部，该信号处理部从所述A相信号及所述B相信号，去除沿所述多极磁体 的径向延伸的外部磁通导致的噪声成分、以及沿所述多极磁体的径向在相同方向延伸的外 部磁通导致的噪声成分，该信号处理部将A相信号的平均化信号、使A相反转信号的平均化信号反转的信号进 行合成，去除A相信号中所包含的噪声成分，其中，该A相信号的平均化信号是通过将从所 述A相第一磁检测元件及所述A相第二磁检测元件分别输出的A相信号进行合成而生成 的，该A相反转信号的平均化信号是通过将从所述A相第三磁检测元件及所述A相第四磁 检测元件分别输出的A相反转信号进行合成而生成的，该信号处理部将B相信号的平均化信号、使B相反转信号的平均化信号反转的信号进 行合成，去除B相信号中所包含的噪声成分，其中，该B相信号的平均化信号是通过将从所 述B相第一磁检测元件及所述B相第二磁检测元件分别输出的B相信号进行合成而生成 的，该B相反转信号的平均化信号是通过将从所述B相第三磁检测元件及所述B相第四磁 检测元件分别输出的B相反转信号进行合成而生成的。
5.一种致动器，其特征在于，具有 旋转构件；电磁制动器，用于给所述旋转构件施加制动力；以及 磁编码器，检测所述旋转构件的旋转角度位置， 所述磁编码器是权利要求2所述的磁编码器， 所述电磁制动器包括制动器线圈，来自所述制动器线圈的漏磁通沿所述多极磁体的径向在相同方向延伸。
6.一种致动器，其特征在于，具有 旋转构件；电磁制动器，用于给所述旋转构件施加制动力；以及 磁编码器，检测所述旋转构件的旋转角度位置， 所述磁编码器是权利要求4所述的磁编码器， 所述电磁制动器包括制动器线圈，来自所述制动器线圈的漏磁通沿所述多极磁体的径向在相同方向延伸。
全文摘要
与磁编码器(17)的多极磁体(21)的多极磁化面(21a)对置而配置有第一～第四磁检测部(22～25)。第一、第二磁检测部(22、23)位于绕多极磁体的中心相距180度的角度位置，输出A相信号、B相信号。第三、第四磁检测部(24、25)位于绕多极磁体的中心大致相距180度的角度位置，输出A相反转信号、B相反转信号。通过将同相位的检测信号合成并平均化，可以去除沿多极磁体的径向延伸的外部磁通导致的检测误差。通过将合成同相位的检测信号并平均化的信号、合成反相位的反转信号并平均化的信号的反转信号进行合成并平均化，可以去除沿着多极磁体的径向在一个方向呈放射状延伸的外部磁通导致的检测误差。
文档编号G01D5/245GK102066879SQ20088012998
公开日2011年5月18日 申请日期2008年6月20日 优先权日2008年6月20日
发明者丸山利喜, 儿塔典沙, 宫下邦夫 申请人:谐波传动系统有限公司