(57)【要約】【課題】シャフトの電気角を高精度に検出することができ、さらに、シャフトの軸方向にスペースを確保することが困難な場合でも設置可能な磁気エンコーダ装置を提供する。【解決手段】第１磁気パターン部２０及び第２磁気パターン部２１は、モータを構成するシャフト１００の外周面１１０を環状に囲む。第２磁気パターン部２１は、第１磁気パターン部２０よりも少ない極数で構成されている。第１磁気センサ４０は、第１磁気パターン部２０から受ける磁界の変化を検出することにより、シャフト１００の電気角を示す電気角信号を出力する。第２磁気センサ４１は、第２磁気パターン部２１から受ける磁界の変化を検出することにより、電気角がシャフト１００のどの位相における角度であるのかを示す位相信号を出力する。位相信号及び電気角信号によってシャフト１００のどの回転位置の電気角であるのかが得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを構成するシャフト（１００）の外周面（１１０）を環状に囲むと共に、Ｎ極の磁力を発生させる第１磁極（２２）とＳ極の磁力を発生させる第２磁極（２３）とが交互に複数配列された第１磁気パターン部（２０）と、
前記シャフトの外周面を環状に囲むと共に、前記第１磁気パターン部よりも少ない極数の前記第１磁極と前記第２磁極とが交互に複数配列された第２磁気パターン部（２１、２４）と、
前記第１磁気パターン部及び前記第２磁気パターン部が固定されていると共に、前記シャフトの外周面に固定されており、前記シャフトと共に当該シャフトの中心軸を中心に回転する固定部（１０、５０、６０、６１、７０、７１）と、
前記第１磁気パターン部に対向配置されていると共に位置が固定され、前記シャフトと共に回転する前記第１磁気パターン部から受ける磁界の変化を検出することにより、前記シャフトの電気角を示す電気角信号を出力する第１磁気センサ（４０）と、
前記第２磁気パターン部に対向配置されていると共に位置が固定され、前記シャフトと共に回転する前記第２磁気パターン部から受ける磁界の変化を検出することにより、前記電気角が前記シャフトのどの位相における角度であるのかを示す位相信号を出力する第２磁気センサ（４１、４２）と、
を備えている磁気エンコーダ装置。
【請求項２】
前記固定部は、前記シャフトが通される円筒部材（５０）として構成されており、
前記第１磁気パターン部及び前記第２磁気パターン部は、前記円筒部材の外周面（５１）に互いに離間して設けられている請求項１に記載の磁気エンコーダ装置。
【請求項３】
前記固定部は、前記シャフトが通される貫通孔（１１）が設けられた円板部材（１０）として構成されており、
前記第１磁気パターン部及び前記第２磁気パターン部は、前記円板部材のうち前記シャフトの径方向に平行な端面（１２）に互いに離間して設けられている請求項１に記載の磁気エンコーダ装置。
【請求項４】
前記固定部は、前記シャフトが通されると共に前記シャフトに固定される円筒部材（６０）と、前記円筒部材に一体化されていると共に前記シャフトの径方向に平行な端面（６２）を有する円板部材（６１）と、を有して構成されており、
前記第１磁気パターン部及び前記第２磁気パターン部は、一方が前記円筒部材の外周面（６３）に設けられ、他方が前記円板部材の端面に設けられている請求項１に記載の磁気エンコーダ装置。
【請求項５】
前記固定部は、前記シャフトが通されると共に前記シャフトに固定される第１円筒部材（７０）と、前記第１円筒部材が通されると共に前記シャフトの中心軸及び前記第１円筒部材の中心軸と同軸になるように前記第１円筒部材から離間して配置された第２円筒部材（７１）と、を有して構成されており、
前記第１磁気パターン部及び前記第２磁気パターン部は、一方が前記第１円筒部材の外周面（７３）に設けられおり、他方が前記第２円筒部材の内周面（７２）または外周面（７４）に設けられている請求項１に記載の磁気エンコーダ装置。
【請求項６】
前記第１磁気パターン部は、前記第２磁気パターン部よりも前記シャフトから離れた位置に配置されている請求項３ないし５のいずれか１つに記載の磁気エンコーダ装置。
【請求項７】
前記第２磁気パターン部は、前記第１磁気パターン部よりも前記シャフトから離れた位置に配置されている請求項３ないし５のいずれか１つに記載の磁気エンコーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャフトの電気角を検出する磁気エンコーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、モータのシャフトの端面に配置された磁石の回転を磁界感応要素によって検出するように構成されたセンサデバイスが、例えば特許文献１で提案されている。具体的は、磁界感応要素はシャフトの中心軸上に配置されていると共に、磁石に対向配置されている。これにより、磁界感応要素はシャフトの回転に伴って０°〜３６０°の範囲内の磁界の配向角度を検知する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−４０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術では、シャフトの中心軸上に磁界感応要素が配置される構成であるので、モータのシャフトの端部がセンサデバイスの実装領域になる。このため、シャフトの軸方向にモータの体格が大きくなってしまう。また、シャフトの端部にスペースを確保することが困難なモータ等ではセンサデバイスを設置することができないという問題がある。
【０００５】
一方、シャフトの正確な電気角を検出することが望まれている。例えば、モータの制御方法としてベクトル制御駆動が知られている。ベクトル制御とは、モータに流す電流をトルク発生用成分と磁束発生用成分とに分離し、各電流成分を独立に制御する方式である。ベクトル制御を行うためには、シャフトの正確な電気角の検出が必要である。
【０００６】
本発明は上記点に鑑み、シャフトの電気角を高精度に検出することができ、さらに、シャフトの軸方向にスペースを確保することが困難な場合でも設置可能な磁気エンコーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、磁気エンコーダ装置は、モータを構成するシャフト（１００）の外周面（１１０）を環状に囲むと共に、Ｎ極の磁力を発生させる第１磁極（２２）とＳ極の磁力を発生させる第２磁極（２３）とが交互に複数配列された第１磁気パターン部（２０）を備えている。
【０００８】
磁気エンコーダ装置は、シャフトの外周面を環状に囲むと共に、第１磁気パターン部よりも少ない極数の第１磁極と第２磁極とが交互に複数配列された第２磁気パターン部（２１、２４）を備えている。
【０００９】
磁気エンコーダ装置は、第１磁気パターン部及び第２磁気パターン部が固定されていると共に、シャフトの外周面に固定されており、シャフトと共に当該シャフトの中心軸を中心に回転する固定部（１０、５０、６０、６１、７０、７１）を備えている。
【００１０】
磁気エンコーダ装置は、第１磁気パターン部に対向配置されていると共に位置が固定され、シャフトと共に回転する第１磁気パターン部から受ける磁界の変化を検出することにより、シャフトの電気角を示す電気角信号を出力する第１磁気センサ（４０）を備えている。
【００１１】
磁気エンコーダ装置は、第２磁気パターン部に対向配置されていると共に位置が固定され、シャフトと共に回転する第２磁気パターン部から受ける磁界の変化を検出することにより、電気角がシャフトのどの位相における角度であるのかを示す位相信号を出力する第２磁気センサ（４１、４２）を備えている。
【００１２】
これによると、位相信号によってシャフトの回転位置が得られる。一方、第１磁気パターン部は第２磁気パターン部よりも極数が多いので、歪みが小さい電気角信号すなわち高精度な電気角が得られる。このため、位相信号及び電気角信号によってシャフトのどの回転位置の電気角であるのかを正確に得ることができる。したがって、シャフトの電気角を高精度に検出できる構成を提供することができる。
【００１３】
また、各磁気パターン部及び各磁気センサは、シャフトの端面側ではなく外周側に配置される。したがって、シャフトの軸方向にスペースを確保することが困難な場合でも設置可能な構成を提供することができる。
【００１４】
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る磁気エンコーダ装置をシャフトの軸方向に見た図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】電気角信号であるｓｉｎθ１信号とｃｏｓθ１信号を示した図である。
【図４】位相信号であるｓｉｎθ２信号及びｃｏｓθ２信号を示した図である。
【図５】信号処理された電気角信号を示した図である。
【図６】信号処理された位相信号を示した図である。
【図７】第２実施形態に係る磁気エンコーダ装置の断面図である。
【図８】第３実施形態に係る磁気エンコーダ装置の断面図である。
【図９】第４実施形態に係る磁気エンコーダ装置の断面図である。
【図１０】第５実施形態に係る磁気エンコーダ装置をシャフトの軸方向に見た図である。
【図１１】第６実施形態に係る磁気エンコーダ装置をシャフトの軸方向に見た図である。
【図１２】第６実施形態において、信号処理された電気角信号を示した図である。
【図１３】第６実施形態において、信号処理された位相信号を示した図である。
【図１４】第７実施形態に係る磁気エンコーダ装置をシャフトの軸方向に見た図である。
【図１５】第７実施形態において、信号処理された位相信号を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１７】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る磁気エンコーダ装置は、例えばモータのベクトル制御駆動に利用されるシャフトの電気角を検出するものである。モータは、例えば自動車に搭載されるものである。
【００１８】
図１及び図２に示されるように、磁気エンコーダ装置１は、円板部材１０、第１磁気パターン部２０、第２磁気パターン部２１、保持部材３０、第１磁気センサ４０、及び第２磁気センサ４１を備えている。
【００１９】
円板部材１０は、第１磁気パターン部２０及び第２磁気パターン部２１が固定された部品である。円板部材１０は、モータを構成するシャフト１００が通される貫通孔１１が設けられている。また、円板部材１０は、シャフト１００の外周面１１０に固定されている。したがって、円板部材１０は、シャフト１００と共に当該シャフト１００の中心軸を中心に回転するようになっている。円板部材１０は、例えば冷間圧延鋼板等の金属板である。
【００２０】
第１磁気パターン部２０及び第２磁気パターン部２１は、Ｎ極の磁力を発生させる第１磁極２２とＳ極の磁力を発生させる第２磁極２３とが交互に複数配列された磁気パターンである。つまり、各磁極２２、２３は、シャフト１００の中心軸を中心とした周方向に交互に複数配列されている。
【００２１】
第１磁気パターン部２０は、シャフト１００の電気角を検出するための部品である。第２磁気パターン部２１は、シャフト１００の位相を検出するための部品である。位相は、シャフト１００の回転位置を示している。具体的には、位相は、シャフト１００が回転する際の一つの周期中の位置を意味している。一つの周期は、第２磁気パターン部２１を構成する各磁極２２、２３の一対の範囲に対応している。
【００２２】
図２に示されるように、各磁気パターン部２０、２１は、円板部材１０のうちシャフト１００の径方向に平行な端面１２に互いに離間して設けられている。これにより、各磁気パターン部２０、２１の干渉が小さくなる。また、第１磁気パターン部２０は、第２磁気パターン部２１よりもシャフト１００から離れた位置に配置されている。各磁気パターン部２０、２１は、円板部材１０の端面１２に設けられた土台としての磁性体が着磁されたものである。
【００２３】
また、図１に示されるように、各磁気パターン部２０、２１は、シャフト１００の外周面１１０を環状に囲んでいる。そして、第２磁気パターン部２１は第１磁気パターン部２０よりも少ない極数の第１磁極２２と第２磁極２３とが交互に複数配列されている。
【００２４】
本実施形態では、第１磁気パターン部２０は３２極であり、第２磁気パターン部２１は８極である。シャフト１００が１／４回転することで第２磁気パターン部２１の各磁極２２、２３の一対すなわち１周期に達することから、シャフト１００の１／４回転の電気角が３６０°となる。
【００２５】
保持部材３０は、第１磁気センサ４０及び第２磁気センサ４１が配置されると共に、各磁気センサ４０、４１の位置を固定する部品である。保持部材３０は、モータのケース等に固定されている。保持部材３０は、モータのケースやモータ内部の部品の一部として構成されていても良い。
【００２６】
各磁気センサ４０、４１は、磁界の変化を検出するセンサデバイスである。各磁気センサ４０、４１は、例えばホール素子、ＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子、あるいはＡＭＲ素子として構成されている。本実施形態では、各磁気センサ４０、４１としてホール素子が採用されている。なお、ＡＭＲ素子は他の素子に対して出力波形の周期が２倍になるため各磁気パターン部２０、２１の極数を１／２に調整する必要があるが、磁気を検出する点については他の素子と同じである。
【００２７】
第１磁気センサ４０は、第１磁気パターン部２０に所定のギャップを介して対向配置されている。第１磁気センサ４０は、シャフト１００と共に回転する第１磁気パターン部２０から受ける磁界の変化を検出することにより、シャフト１００の電気角を示す電気角信号を出力する。
【００２８】
第２磁気センサ４１は、第２磁気パターン部２１に所定のギャップを介して対向配置されている。第２磁気パターン部２１の各磁極２２、２３の幅が第１磁気パターン部２０よりも広いすなわち磁力が影響する範囲が広いので、第１磁気センサ４０よりも第２磁気センサ４１の検出ギャップを大きく取ることができる。第２磁気センサ４１は、シャフト１００と共に回転する第２磁気パターン部２１から受ける磁界の変化を検出することにより、電気角がシャフト１００のどの位相における角度であるのかを示す位相信号を出力する。
【００２９】
さらに、磁気エンコーダ装置１は、各磁気センサ４０、４１の信号を処理する信号処理ＩＣと、信号処理ＩＣが実装された回路基板と、を備えている。信号処理ＩＣは、電気角信号及び位相信号の増幅処理、電気角信号を電気角に比例する信号に変換する処理、位相信号をＨｉまたはＬｏを示す信号に変換する処理等の信号処理を行う。以上が、本実施形態に係る磁気エンコーダ装置１の構成である。
【００３０】
次に、磁気エンコーダ装置１の作動について説明する。モータの動作に伴ってシャフト１００が回転すると、各磁気センサ４０、４１は、各磁気パターン部２０、２１の各磁極２２、２３の対毎にｓｉｎθ信号及びｃｏｓθ信号を出力する。
【００３１】
具体的には、シャフト１００が１／４回転した場合、第１磁気パターン部２０の各磁極２２、２３は４対配列されている。したがって、図３に示されるように、第１磁気センサ４０は、電気角信号として４周期分のｓｉｎθ１信号及びｃｏｓθ１信号を出力する。シャフト１００は連続して回転するので、第１磁気センサ４０は図３に示されたｓｉｎθ１信号及びｃｏｓθ１信号を連続して出力する。
【００３２】
信号処理ＩＣは、第１磁気センサ４０から取得したｓｉｎθ１信号及びｃｏｓθ１信号からＡｒｃｔａｎθを演算する。シャフト１００の１／４回転は０°〜３６０°の電気角に対応する。したがって、図４に示されるように、信号処理ＩＣは、９０°毎に電気角に比例した信号成分を取得する。すなわち、信号処理ＩＣは、０°〜９０°、９０°〜１８０°、１８０°〜２７０°、２７０°〜３６０°の各範囲で信号成分が０から一定の増加率で増加する信号を取得する。信号成分は電圧成分あるいは電流成分である。電気角である角度θ１は、シャフト１００の回転角よりも分解能が高い。
【００３３】
一方、シャフト１００が１／４回転した場合、第２磁気パターン部２１の各磁極２２、２３は一対配列されている。したがって、図５に示されるように、第２磁気センサ４１は、位相信号として１周期分のｓｉｎθ２信号及びｃｏｓθ２信号を出力する。第１磁気センサ４０と同様に、第２磁気センサ４１は図５に示されたｓｉｎθ２信号及びｃｏｓθ２信号を連続して出力する。
【００３４】
第２磁気パターン部２１は第１磁気パターン部２０よりも極数が少ないので、シャフト１００の周方向における各磁極２２、２３の幅が第１磁気パターン部２０の各磁極２２、２３よりも広くなっている。このため、ｓｉｎθ２信号及びｃｏｓθ２信号は理想的なｓｉｎ波形あるいはｃｏｓ波形にならず、波形が歪んでいることが特徴である。
【００３５】
そして、信号処理ＩＣは、第２磁気センサ４１から取得したｓｉｎθ２信号及びｃｏｓθ２信号と閾値とを比較することにより各信号を２値化する。閾値は、ｓｉｎθ２信号及びｃｏｓθ２信号の信号成分の最大値と最小値との中間値になるように予め設定されている。
【００３６】
各信号が閾値よりも大きい場合、信号処理ＩＣはＨｉ信号を取得する。一方、各信号が閾値よりも小さい場合、信号処理ＩＣはＬｏ信号を取得する。これにより、図６に示されるように、信号処理ＣＩは、９０°毎にＨｉ／Ｌｏの組み合わせが異なる２値化信号を取得する。
【００３７】
０°〜３６０°の電気角と２値化されたｓｉｎθ２信号とｃｏｓθ２信号との組み合わせは、０°〜９０°ではＨｉ／Ｈｉ、９０°〜１８０°ではＨｉ／Ｌｏ、１８０°〜２７０°ではＬｏ／Ｌｏ、２７０°〜３６０°ではＬｏ／Ｈｉとなる。また、信号処ＩＣは、Ｈｉ／Ｌｏの組み合わせを判定することにより、電気角信号が示す電気角が４分割された角度範囲のうちのどの範囲に属するのかを判定する。
【００３８】
そして、信号処理ＩＣは、算出した電気角と、電気角が属する角度範囲と、を組み合わせることにより、０°〜３６０°の範囲における電気角を取得する。図４に示されるように４分割された各角度範囲の信号波形は同じになるが、役割が異なる電気角信号と位相信号との組み合わせによって、位相信号から電気角がどの角度範囲に属するのかを把握することができる。
【００３９】
信号処理ＩＣは、取得した電気角を示す信号を外部装置に出力する。外部装置は、磁気エンコーダ装置１から取得した信号に基づいてモータのベクトル制御駆動を行う。
【００４０】
なお、磁気エンコーダ装置１は、図３及び図５に示された電気角信号及び位相信号を外部装置に出力しても良い。この場合、外部装置が電気角信号及び位相信号を図４及び図６に示された信号に処理することになる。あるいは、磁気エンコーダ装置１は、図４及び図６に示された信号を外部装置に出力しても良い。この場合、外部装置は位相信号に基づいて電気角がどの角度範囲に属するのかを判定することになる。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態では、位相信号によってシャフト１００の回転位置を得ることができる。一方、第１磁気パターン部２０は第２磁気パターン部２１よりも極数が多いので、歪みが小さい電気角信号すなわち高精度な電気角を得ることができる。これら位相信号及び電気角信号の組み合わせによってシャフト１００のどの回転位置の電気角であるのかを正確に得ることができる。したがって、シャフト１００の電気角を高精度に検出できる。
【００４２】
また、磁気エンコーダ装置１は、各磁気パターン部２０、２１及び各磁気センサ４０、４１は、シャフト１００の端面側ではなく外周側に配置される構成になっている。したがって、磁気エンコーダ装置１は、シャフト１００の軸方向にスペースを確保する必要がなく、シャフト１００の端面側にスペースを確保することが困難な場合でも設置可能な構成を提供することができる。
【００４３】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、円板部材１０が特許請求の範囲の「固定部」に対応する。
【００４４】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図７に示されるように、磁気エンコーダ装置１は、シャフト１００が通される円筒部材５０を備えている。また、第１磁気パターン部２０及び第２磁気パターン部２１は、円筒部材５０の外周面５１に互いに離間して設けられている。なお、図７では各磁気センサ４０、４１を省略している。
【００４５】
これによると、各磁気パターン部２０、２１は、シャフト１００の中心軸を基準とした当該シャフト１００の径方向の距離が同じになる。したがって、シャフト１００の径方向における磁気エンコーダ装置１のサイズを小さくすることができる。また、各磁気パターン部２０、２１を離すことができるので、各磁気パターン部２０、２１が互いに干渉しにくくなるので、高精度な位相信号及び電気角信号の取得が可能になる。
【００４６】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、円筒部材５０が特許請求の範囲の「固定部」に対応する。
【００４７】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。図８に示されるように、磁気エンコーダ装置１は、円筒部材６０及び円板部材６１を備えている。円筒部材６０は、シャフト１００が通されると共にシャフト１００に固定される部品である。円板部材６１は、円筒部材６０に一体化されていると共に、シャフト１００の径方向に平行な端面６２を有している。これにより、円筒部材６０及び円板部材６１は、断面がＬ字状に構成されている。円筒部材６０及び円板部材６１は別部品として構成され、互いに組み合わされていても良い。
【００４８】
本実施形態では、第１磁気パターン部２０は、円板部材６１の端面６２に設けている。また、第２磁気パターン部２１は、円筒部材６０の外周面６３に設けられている。これにより、各磁気パターン部２０、２１が互いに干渉しにくくなるので、高精度な位相信号及び電気角信号の取得が可能になる。
【００４９】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、円筒部材６０及び円板部材６１が特許請求の範囲の「固定部」に対応する。
【００５０】
（第４実施形態）
本実施形態では、第１〜第３実施形態と異なる部分について説明する。図９に示されるように、磁気エンコーダ装置１は、円筒部材７０及び円筒部材７１を備えている。
【００５１】
円筒部材７０は、シャフト１００が通されると共に、シャフト１００に固定される部品である。円筒部材７１は、円筒部材７０が通されると共に、シャフト１００の中心軸及び円筒部材７０の中心軸と同軸になるように円筒部材７０から離間して配置された部品である。円筒部材７０及び円筒部材７１は一体化されている。したがって、円筒部材７０及び円筒部材７１はシャフト１００と共に回転する。
【００５２】
本実施形態では、第１磁気パターン部２０は、円筒部材７１の内周面７２に設けられている。また、第２磁気パターン部２１は、円筒部材７０の外周面７３に設けられている。変形例として、第１磁気パターン部２０は、円筒部材７１の外周面７４に設けられていても良い。これにより、第３実施形態と同様の効果が得られる。
【００５３】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、円筒部材７０が特許請求の範囲の「第１円筒部材」に対応し、円筒部材７１が特許請求の範囲の「第２円筒部材」に対応する。また、円筒部材７０及び円筒部材７１が特許請求の範囲の「固定部」に対応する。
【００５４】
（第５実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図１０に示されるように、第１磁気パターン部２０がシャフト１００側に配置されている。一方、第２磁気パターン部２１は、第１磁気パターン部２０よりもシャフト１００から離れた位置に配置されている。
【００５５】
このような配置により、第１磁気パターン部２０の各磁極２２、２３の幅が第１実施形態の配置よりも小さくなる。このため、第１磁気パターン部２０によって得られる電気角信号の歪みが小さくなる。したがって、高精度な電気角の取得が可能になる。
【００５６】
第２〜第４実施形態においても、第２磁気パターン部２１が第１磁気パターン部２０よりもシャフト１００から離れた位置に配置されていても良い。
【００５７】
（第６実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図１１に示されるように、磁気エンコーダ装置１は、第３磁気パターン部２４及び第３磁気センサ４２を備えている。
【００５８】
第３磁気パターン部２４は、第２磁気パターン部２１と同様に、シャフト１００の位相を検出するための部品である。第３磁気パターン部２４は、第２磁気パターン部２１よりもシャフト１００側に配置されていると共に、シャフト１００の外周面１１０を環状に囲んでいる。
【００５９】
さらに、第３磁気パターン部２４は第２磁気パターン部２１よりも少ない極数で構成されている。例えば、第１磁気パターン部２０は６４極、第２磁気パターン部２１は１６極、第３磁気パターン部２４は８極で構成されている。
【００６０】
第３磁気センサ４２は、第３磁気パターン部２４に所定のギャップを介して対向配置されている。第３磁気センサ４２は、シャフト１００と共に回転する第３磁気パターン部２４から受ける磁界の変化を検出することにより、第２磁気センサ４１とは別に、電気角がシャフト１００のどの位相における角度であるのかを示す位相信号を出力する。第３磁気センサ４２は、第３磁気パターン部２４の各磁極２２、２３の対毎にｓｉｎθ３信号及びｃｏｓθ３信号を出力する。
【００６１】
上記の構成によると、シャフト１００の１／４回転すなわち０°〜３６０°の角度範囲は、第１磁気パターン部２０の各磁極２２、２３の８対に対応する。したがって、図１２に示されるように、０°〜３６０°の範囲には、信号処理ＩＣによって演算処理された第１磁気センサ４０の電気角信号が４５°毎に電気角に比例した信号成分が８回発生する。
【００６２】
一方、図１３に示されるように、信号処理ＩＣによって２値化された第２磁気センサ４１及び第３磁気センサ４２の位相信号は、電気角毎に異なるＨｉ／Ｌｏの組み合わせを構成する。なお、第３磁気センサ４２の位相信号は、ｓｉｎθ３信号のみが利用される。
【００６３】
０°〜３６０°の角度範囲は、第２磁気パターン部２１の各磁極２２、２３の２対に対応するので、第２磁気センサ４１の位相信号（Ａ）は２周期分である。第３磁気センサ４２の位相信号（Ｂ）は１周期分であるので、第３磁気センサ４２の位相信号のＨｉ信号が０°〜１８０°の角度範囲に対応する。したがって、信号処理ＩＣは第３磁気センサ４２の位相信号のＨｉ信号に対応する第２磁気センサ４１の位相信号のＨｉ／Ｌｏの組み合わせを判定する。これにより、信号処理ＩＣは、電気角が０°〜４５°、４５°〜９０°、９０°〜１３５°、１３５°〜１８０°のどの角度範囲に対応するのかを判定することができる。
【００６４】
同様に、信号処理ＩＣは第３磁気センサ４２の位相信号のＬｏ信号に対応する第２磁気センサ４１の位相信号のＨｉ／Ｌｏの組み合わせを判定する。これにより、信号処理ＩＣは、電気角が１８０°〜２２５°、２２５°〜２７０°、２７０°〜３１５°、３１５°〜３６０°のどの角度範囲に対応するのかを判定することができる。
【００６５】
以上のように、シャフト１００の回転位置を判定するための第３磁気パターン部２４及び第３磁気センサ４２を設けることにより、磁気エンコーダ装置１がシャフト１００の大径化に対応することができる。すなわち、シャフト１００が大径化しても、電気角に関する第１磁気パターン部２０の各磁極２２、２３の幅を小さくすることができるので、電気角信号の歪みを小さくすることができる。各磁極２２、２３の幅を小さくすることで第１磁気パターン部２０の極数が増えるが、２つの磁気センサ４１、４２によって正確なシャフト１００の回転位置を判定することができる。
【００６６】
第２〜第５実施形態においても、第３磁気パターン部２４及び第３磁気センサ４２を設ける構成を採用しても良い。
【００６７】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、第３磁気パターン部２４が特許請求の範囲の「第２磁気パターン部」に対応し、第３磁気センサ４２が特許請求の範囲の「第２磁気センサ」に対応する。つまり、シャフト１００の位相を検出する構成は磁気エンコーダ装置１に複数設けられていても良い。
【００６８】
（第７実施形態）
本実施形態では、第６実施形態と異なる部分について説明する。図１４に示されるように、磁気エンコーダ装置１は、第２磁気センサ４１を４個備えている。各第２磁気センサ４１は、０°、４５°、９０°、１３５°に対応する位置に配置されている。第１磁気パターン部２０は６４極、第２磁気パターン部２１は８極である。なお、第３磁気センサ４２の位相信号は、ｓｉｎθ３信号のみが利用される。
【００６９】
信号処理ＩＣによって演算処理された第１磁気センサ４０の電気角信号は、図１２に示された波形と同じである。一方、図１５に示されるように、信号処理ＩＣによって２値化された０°、４５°、９０°、１３５°の第２磁気センサ４１の位相信号（Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）は、Ｈｉ／Ｌｏの区間が４５°毎にずれている。
【００７０】
したがって、信号処理ＩＣは、各第２磁気センサ４１の位相信号のＨｉ／Ｌｏの組み合わせを判定することにより、電気角がどの角度範囲に対応するのかを判定することができる。本実施形態に係る構成では、第６実施形態で示された第３磁気パターン部２４は不要である。また、第２磁気センサ４１の数を増やすことにより、シャフト１００の大径化に容易に対応することができる。
【００７１】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示された磁気エンコーダ装置１の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、モータは、例えば自動車に搭載されるものに限られない。また、各磁気センサ４０〜４２を固定するための手段は、上記各実施形態で示された構成に限られない。
【００７２】
さらに、各磁気パターン部２０、２１、２４の極数は一例であり、他の極数を採用しても良い。例えば、第１磁気パターン部２０の極数がＭ、第２磁気パターン部２１の極数がＮの場合、電気角の０°〜３６０°はＭ／Ｎ分割される。
【符号の説明】
【００７３】
１０、６１              円板部材
２０、２１、２４        磁気パターン部
２２、２３              磁極
４０、４１、４２        磁気センサ
５０、６０、７０、７１  円筒部材
１００                  シャフト
１１０                  外周面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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