(57)【要約】【課題】モータ電磁部や電磁ブレーキからの漏れ磁束による磁界センサへの影響を低減する。【解決手段】エンコーダ１００を備えたサーボモータＳＭは、モータシャフトＳＨ１を回転するモータ電磁部Ｍと、モータシャフトＳＨ１の制動を行う電磁ブレーキ２００とを有し、エンコーダ１００は、モータシャフトＳＨ１と共に回転するように支持された磁石１１１ａ〜１１１ｄと、大バルクハウゼン効果を有する磁性体１２１を備え、磁石１１１ａ〜１１１ｄの磁界を検出する磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃと、モータ電磁部Ｍ及び電磁ブレーキ２００の少なくとも一方から磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃへの漏れ磁束が磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃの長さ方向に直交する方向となるように漏れ磁束を誘導する磁束誘導部材としての支柱部材１４７ａ〜１４７ｃとを有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンコーダを備えたモータであって、
モータシャフトを回転するように構成されたモータ電磁部と、
前記モータシャフトの制動を行うように構成された電磁ブレーキと、を有し、
前記エンコーダは、
前記モータシャフトと共に回転するように支持された磁石と、
大バルクハウゼン効果を有する磁性体を備え、前記磁石の磁界を検出するように構成された磁界センサと、
前記モータ電磁部及び前記電磁ブレーキの少なくとも一方から前記磁界センサへの漏れ磁束が前記磁界センサの長さ方向に直交する方向となるように前記漏れ磁束を誘導する磁束誘導部材と、を有する、
モータ。
【請求項２】
前記磁界センサは、
前記長さ方向が前記磁石の回転軌跡円の接線方向と平行となるように配置され、
前記磁束誘導部材は、
前記回転軌跡円の半径方向において前記磁界センサの前記長さ方向中央部の外周側に配置された磁性部材である、請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記エンコーダは、
前記モータシャフトと共に回転し、前記半径方向において前記磁界センサと対向するように配置された、磁性材料で構成されたエンコーダシャフトを有する、請求項２に記載のモータ。
【請求項４】
前記エンコーダシャフトは、
前記モータシャフトとは別体であり、前記モータシャフトの端部に同一軸心となるように連結される、請求項３に記載のモータ。
【請求項５】
前記エンコーダは、
前記軸心方向において前記エンコーダシャフトの前記モータシャフトとは反対側に配置され、前記軸心方向に垂直な方向を板面方向とする磁性板部材を有する、請求項４に記載のモータ。
【請求項６】
前記エンコーダは、
電子部品を備えた基板を有し、
前記磁性板部材は、
前記軸心方向において前記基板の前記エンコーダシャフト側に配置され、前記基板を固定する基板固定部材である、請求項５に記載のモータ。
【請求項７】
前記磁束誘導部材は、
磁性材料で構成され、前記基板固定部材を支持する支柱部材である、
請求項６に記載のモータ。
【請求項８】
前記エンコーダは、
前記エンコーダシャフトに連結されたディスクと、
前記ディスクに光を出射するように構成された光源と、
前記基板に設置され、前記ディスクからの光を受光するように構成された受光素子と、を有し、
前記基板固定部材は、
少なくとも前記受光素子を前記ディスク側に露出させる開口部を有する、請求項６又は７に記載のモータ。
【請求項９】
前記エンコーダは、
磁性材料で構成され、前記磁石、前記磁界センサ及び前記磁束誘導部材を収容するエンコーダカバーを有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載のモータ。
【請求項１０】
前記モータ電磁部又は前記電磁ブレーキと前記エンコーダとの間に配置され、前記モータシャフト又は前記エンコーダシャフトの挿通孔が形成された、磁性材料で構成されたシールド部材を更に有する、請求項１〜９のいずれか１項に記載のモータ。
【請求項１１】
前記モータ電磁部又は前記電磁ブレーキと前記エンコーダとの間に配置され、前記モータシャフトの軸心上において前記エンコーダ側から前記モータ電磁部又は前記電磁ブレーキ側へ向かう磁束を発生させるように構成されたコイルを更に有する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のモータ。
【請求項１２】
エンコーダを備えたモータであって、
モータシャフトを回転するように構成されたモータ電磁部と、
前記モータシャフトの制動を行うように構成された電磁ブレーキと、を有し、
前記エンコーダは、
前記モータシャフトと共に回転するように支持された磁石と、
大バルクハウゼン効果を有する磁性体を備え、前記磁石の磁界を検出するように構成された磁界センサと、
前記モータシャフトと共に回転し、前記磁石の回転軌跡円の半径方向において前記磁界センサと対向するように配置された、磁性材料で構成されたエンコーダシャフトと、を有する、モータ。
【請求項１３】
エンコーダを備えたモータであって、
モータシャフトを回転するように構成されたモータ電磁部と、
前記モータシャフトの制動を行うように構成された電磁ブレーキと、を有し、
前記エンコーダは、
前記モータシャフトと共に回転するように支持された磁石と、
大バルクハウゼン効果を有する磁性体を備え、前記磁石の磁界を検出するように構成された磁界センサと、
前記モータ電磁部又は前記電磁ブレーキと前記エンコーダとの間に配置され、前記モータシャフトの軸心上において前記エンコーダ側から前記モータ電磁部又は前記電磁ブレーキ側へ向かう磁束を発生させるように構成されたコイルと、
を有する、モータ。
【請求項１４】
モータシャフトを回転するように構成されたモータ電磁部を有するモータに使用されるモータ用エンコーダであって、
前記モータシャフトと共に回転するように支持された磁石と、
大バルクハウゼン効果を有する磁性体を備え、前記磁石の磁界を検出するように構成された磁界センサと、
前記モータシャフトの制動を行うように構成された電磁ブレーキ及び前記モータ電磁部の少なくとも一方から前記磁界センサへの漏れ磁束が前記磁界センサの長さ方向に直交する方向となるように前記漏れ磁束を誘導する磁束誘導部材と、を有する、
モータ用エンコーダ。
【請求項１５】
前記電磁ブレーキを一体に有する、請求項１４に記載のモータ用エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、モータ及びモータ用エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、モータ本体と、回転体と、大バルクハウゼン効果をもつ磁性体を有する磁界センサとを備えたモータが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０９４０４２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
磁界センサは、モータ電磁部等からの漏れ磁束による影響を受ける可能性があるが、上記従来技術ではこの漏れ磁束について特に考慮された構成とはなっていなかった。【０００５】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、モータ電磁部や電磁ブレーキからの漏れ磁束による磁界センサへの影響を低減することができるモータ及びモータ用エンコーダ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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、エンコーダを備えたモータであって、モータシャフトを回転するように構成されたモータ電磁部と、前記モータシャフトの制動を行うように構成された電磁ブレーキと、を有し、前記エンコーダは、前記モータシャフトと共に回転するように支持された磁石と、大バルクハウゼン効果を有する磁性体を備え、前記磁石の磁界を検出するように構成された磁界センサと、前記モータ電磁部及び前記電磁ブレーキの少なくとも一方から前記磁界センサへの漏れ磁束が前記磁界センサの長さ方向に直交する方向となるように前記漏れ磁束を誘導する磁束誘導部材と、を有する、モータが適用される。【０００７】
また、本発明の別の観点によれば、エンコーダを備えたモータであって、モータシャフトを回転するように構成されたモータ電磁部と、前記モータシャフトの制動を行うように構成された電磁ブレーキと、を有し、前記エンコーダは、前記モータシャフトと共に回転するように支持された磁石と、大バルクハウゼン効果を有する磁性体を備え、前記磁石の磁界を検出するように構成された磁界センサと、前記モータシャフトと共に回転し、前記磁石の回転軌跡円の半径方向において前記磁界センサと対向するように配置された、磁性材料で構成されたエンコーダシャフトと、を有する、モータが適用される。【０００８】
また、本発明の更に別の観点によれば、エンコーダを備えたモータであって、モータシャフトを回転するように構成されたモータ電磁部と、前記モータシャフトの制動を行うように構成された電磁ブレーキと、を有し、前記エンコーダは、前記モータシャフトと共に回転するように支持された磁石と、大バルクハウゼン効果を有する磁性体を備え、前記磁石の磁界を検出するように構成された磁界センサと、前記モータ電磁部又は前記電磁ブレーキと前記エンコーダとの間に配置され、前記モータシャフトの軸心上において前記エンコーダ側から前記モータ電磁部又は前記電磁ブレーキ側へ向かう磁束を発生させるように構成されたコイルと、を有する、モータが適用される。【０００９】
また、本発明の更に別の観点によれば、モータシャフトを回転するように構成されたモータ電磁部を有するモータに使用されるモータ用エンコーダであって、前記モータシャフトと共に回転するように支持された磁石と、大バルクハウゼン効果を有する磁性体を備え、前記磁石の磁界を検出するように構成された磁界センサと、前記モータシャフトの制動を行うように構成された電磁ブレーキ及び前記モータ電磁部の少なくとも一方から前記磁界センサへの漏れ磁束が前記磁界センサの長さ方向に直交する方向となるように前記漏れ磁束を誘導する磁束誘導部材と、を有する、モータ用エンコーダが適用される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のモータ等によれば、モータ電磁部や電磁ブレーキからの漏れ磁束による磁界センサへの影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態に係るサーボシステムの構成の概略の一例について説明するための説明図である。
【図２】同実施形態に係るサーボモータの構成の一例について説明するための説明図である。
【図３】同実施形態に係る磁石及び磁石固定部材の構成の一例について説明するための説明図である。
【図４】同実施形態に係る磁界センサ及び支柱部材の構成の一例について説明するための説明図である。
【図５】同実施形態に係る基板、基板固定部材、及び光学モジュールの構成の一例について説明するための説明図である。
【図６】同実施形態に係る制御部の構成の一例について説明するための説明図である。
【図７】電磁ブレーキとエンコーダとの間にシールド部材を配置する変形例に係るサーボモータＳＭの構成の一例について説明するための説明図である。
【図８】電磁ブレーキとエンコーダとの間にコイルを配置する変形例に係るサーボモータＳＭの構成の一例について説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、原則として同一の符号で表し、これらの構成要素についての重複説明は、適宜省略する。
【００１３】
＜１．サーボシステム＞
まず、図１を参照しつつ、本実施形態に係るサーボシステムの構成の概略の一例について説明する。図１は、本実施形態に係るサーボシステムの構成の概略の一例を表す模式図である。
【００１４】
図１に示すように、サーボシステムＳは、サーボモータＳＭと、制御装置ＣＴとを有する。サーボモータＳＭは、モータ電磁部Ｍと、電磁ブレーキ２００と、エンコーダ１００とを有する。
【００１５】
ここで、モータ電磁部Ｍ単体、若しくはモータ電磁部Ｍ及び電磁ブレーキ２００を含む構成、若しくはモータ電磁部Ｍ及びエンコーダ１００を含む構成を、モータやサーボモータという場合がある。しかし、本明細書中では、モータ電磁部Ｍ、電磁ブレーキ２００、及びエンコーダ１００を含む構成を、サーボモータＳＭということにする。つまり、サーボモータＳＭは、モータの一例に相当し、該サーボモータＳＭに使用されるエンコーダ１００は、モータ用エンコーダの一例に相当する。
【００１６】
また、説明の便宜上、以下では、モータが、位置や速度等の目標値に追従するように制御され、且つ電磁ブレーキ２００を有するサーボモータＳＭである場合について説明するが、モータは、このようなサーボモータＳＭに限定されるものではない。例えば、モータは、位置や速度等の目標値に追従するように制御されるが、電磁ブレーキを有しないサーボモータであってもよい。更には、モータは、エンコーダの出力を表示のみに用いる場合等、エンコーダが付設さえされていれば、サーボシステム以外に用いられるモータであってもよい。
【００１７】
また、サーボモータＳＭでは、モータ電磁部Ｍ、電磁ブレーキ２００、及びエンコーダ１００の各々が別体（別々の製品）として備えられてもよいが、モータ電磁部Ｍが電磁ブレーキ２００を一体的に備えたり、エンコーダ１００が電磁ブレーキ２００を一体的に備えてもよい。モータ電磁部Ｍが電磁ブレーキ２００を一体的に備える場合、その構成（製品）を「ブレーキ付きモータ」という場合がある。一方、エンコーダ１００が電磁ブレーキ２００を一体的に備える場合、その構成（製品）を「ブレーキ付きエンコーダ」という場合がある。また、サーボモータＳＭでは、モータ電磁部Ｍが電磁ブレーキ２００及びエンコーダ１００を一体的に備えてもよい。但し、説明の便宜上、以下では、モータ電磁部Ｍが電磁ブレーキ２００を一体的に備える場合について説明する。
【００１８】
モータ電磁部Ｍは、モータシャフトＳＨ１をその軸心ＡＸ周りに回転させることで、回転力を出力する。本明細書中では、モータ電磁部Ｍの回転力出力側を「負荷側」といい、その反対側を「反負荷側」ということにする。
【００１９】
電磁ブレーキ２００は、モータシャフトＳＨ１の制動を行う。「モータシャフトＳＨ１の制動」とは、慣性回転しているモータシャフトＳＨ１を静止させること、又は、静止しているモータシャフトＳＨ１に対し外部から回転しようとする力（トルク）が加えられた際にモータシャフトＳＨ１を保持してモータシャフトＳＨ１の静止状態を維持することである。この電磁ブレーキ２００は、モータ電磁部Ｍの反負荷側に隣接して配置されている。
【００２０】
なお、電磁ブレーキ２００は、必ずしもモータ電磁部Ｍに隣接して配置されなくてもよく、モータ電磁部Ｍに例えば減速機や回転方向変換機、エンコーダ等の他の構成を介して配置されてもよい。また、電磁ブレーキ２００は、必ずしもモータ電磁部Ｍの反負荷側に配置されなくてもよく、モータ電磁部Ｍの負荷側に配置されてもよい。但し、説明の便宜上、以下では、電磁ブレーキ２００がモータ電磁部Ｍの反負荷側に隣接して配置される場合について説明する。
【００２１】
エンコーダ１００は、モータシャフトＳＨ１と共に回転し、且つモータシャフトＳＨ１と同一軸心となるように支持されたエンコーダシャフトＳＨ２を有する。そして、エンコーダ１００は、エンコーダシャフトＳＨ２の位置を検出することで、モータ電磁部Ｍの位置（「回転位置」や「回転角度」等ともいう。）を検出し、その位置を表す位置データを出力する。このエンコーダ１００は、モータ電磁部Ｍの反負荷側に配置されている。従って、電磁ブレーキ２００がモータ電磁部Ｍの反負荷側に隣接して配置される本実施形態では、エンコーダ１００は、電磁ブレーキ２００の反負荷側に配置されている。
【００２２】
なお、エンコーダ１００は、モータ電磁部Ｍの位置に加えて又は代えて、モータ電磁部Ｍの速度（「回転速度」や「角速度」等ともいう。）及び加速度（「回転加速度」や「角加速度」等ともいう。）の少なくとも一方を検出してもよい。この場合、速度及び加速度は、例えば位置を時間で１又は２階微分したり検出信号を所定時間カウントする等の処理により検出可能である。但し、説明の便宜上、以下では、エンコーダ１００が検出する物理量が位置である場合について説明する。
【００２３】
また、エンコーダ１００は、必ずしも電磁ブレーキ２００の反負荷側に配置されなくてもよい。つまり、電磁ブレーキ２００をモータ電磁部Ｍの反負荷側に隣接して配置しなくてもよい場合には、エンコーダ１００は、モータ電磁部Ｍの反負荷側において、モータ電磁部Ｍと電磁ブレーキ２００との間に配置されてもよい。更には、エンコーダ１００は、必ずしもモータ電磁部Ｍの反負荷側に配置されなくてもよく、モータ電磁部Ｍの負荷側に配置されてもよい。但し、説明の便宜上、以下では、エンコーダ１００が、モータ電磁部Ｍの反負荷側に隣接して配置された電磁ブレーキ２００の反負荷側に配置される場合について説明する。
【００２４】
制御装置ＣＴは、エンコーダ１００から位置データを取得し、該位置データに基づいてモータ電磁部Ｍの動作を制御する。具体的には、制御装置ＣＴは、位置データに基づいてモータ電磁部Ｍに印加する電流又は電圧等を制御することで、モータ電磁部Ｍの動作を制御する。更に、制御装置ＣＴは、上位制御装置（図示省略）から上位制御信号を取得し、該上位制御信号に表された位置等を実現可能な回転力がモータシャフトＳＨ１から出力されるように、モータ電磁部Ｍの動作を制御することも可能である。
【００２５】
また、制御装置ＣＴは、電磁ブレーキ２００の動作を制御する。具体的には、制御装置ＣＴは、電磁ブレーキ２００に対する通電を制御することで、電磁ブレーキ２００の動作を制御する。
【００２６】
＜２．サーボモータ＞
次に、図２、図３、図４、及び図５を参照しつつ、サーボモータＳＭの構成の一例について説明する。図２は、サーボモータＳＭの軸心ＡＸ方向に沿う断面図である。図３は、図２中のＢ−Ｂ断面による断面図である。図４は、図２中のＣ−Ｃ断面による断面図である。図５は、図２中のＡ−Ａ断面による断面図である。なお、図２及び図４中では、漏れ磁束の一例を太実線矢印により概念的に図示している。
【００２７】
図２に示すように、サーボモータＳＭは、上記モータ電磁部Ｍと、上記電磁ブレーキ２００と、上記エンコーダ１００とを有する。
【００２８】
ここで、サーボモータＳＭの各構成の構造の説明の便宜上、以下では、左右等の方向を次のように定めて適宜使用する。すなわち、図２〜図５において、反負荷側方向、つまりＺ軸正の方向を「右」と定め、逆の負荷側方向、つまりＺ軸負の方向を「左」と定める。但し、左右等の方向は、サーボモータＳＭの設置態様により変動するものであり、サーボモータＳＭの各構成の位置関係を限定するものではない。また、説明の便宜に応じて、ここで定めた方向について他の表現をしたり、ここで定めた方向以外の方向については適宜説明しつつ使用する場合もある。
【００２９】
（２−１．モータ電磁部）
図２に示すように、モータ電磁部Ｍは、固定子２０と、固定子２０の内周側に配置された回転子１０とを有する。つまり、モータ電磁部Ｍは、固定子２０の内周側に回転子１０を配置した、いわゆる「インナーロータ型」として構成されている。
【００３０】
回転子１０は、モータシャフトＳＨ１と同一軸心となるように、モータシャフトＳＨ１の外周に固定されている。この回転子１０は、例えば永久磁石である磁石（図示せず）を有する。つまり、回転子１０は、界磁として構成されている。
【００３１】
モータシャフトＳＨ１は、例えば磁性材料で構成され、外輪がブラケット４０，４５の内周に嵌合された軸受３０，３５により、軸心ＡＸ周りに回転可能に支持されている。
【００３２】
固定子２０は、回転子１０の外周と半径方向に磁気的空隙を介して対向するように、その左側及び右側に配置された上記ブラケット４０，４５により支持されている。この固定子２０は、固定子鉄心２２と、固定子鉄心２２に装着されたボビン（「インシュレータ」ともいう。）２４と、ボビン２４に巻き回されたコイル線２６と、コイル線２６の端部を結線処理する結線基板２８とを有し、樹脂モールド部５０により一体成形されている。つまり、固定子２０は、電機子として構成されている。ボビン２４は、絶縁材料（例えば樹脂）で構成され、固定子鉄心２２とコイル線２６とを電気的に絶縁する。
【００３３】
上記構成のモータ電磁部Ｍでは、コイル線２６に通電することで、固定子２０の内側に磁界が発生する。そして、この固定子２０の内側の磁界と回転子１０の磁石による磁界との相互作用により、回転子１０が固定子２０に対し軸心ＡＸ周りに回転することで、モータシャフトＳＨ１を軸心ＡＸ周りに回転させる。
【００３４】
なお、上記で説明したモータ電磁部Ｍの構成は、あくまで一例であり、上記以外の構成であってもよい。例えば、モータ電磁部Ｍは、回転子１０が界磁、固定子２０が電機子として構成される場合に限定されるものではなく、回転子１０が電機子、固定子２０が界磁として構成されてもよい。また例えば、モータ電磁部Ｍは、インナーロータ型として構成される場合に限定されるものではなく、固定子の外周側に回転子を配置した、いわゆる「アウターロータ型」として構成されてもよい。
【００３５】
（２−２．電磁ブレーキ）
図２に示すように、電磁ブレーキ２００は、ブレーキディスク２０２と、励磁コイル２１０及びばね（図示せず）を収容したフィールドコア２０４と、アーマチュア２０６とを有する。そして、これらブレーキディスク２０２やフィールドコア２０４、アーマチュア２０６等の電磁ブレーキ２００を構成する各部品は、ハウジング２２０に収容されている。
【００３６】
ハウジング２２０は、その内部にモータシャフトＳＨ１が挿通され、上記モータ電磁部Ｍのブラケット４５の右端に固定されている。
【００３７】
ブレーキディスク２０２は、その回転中心が軸心ＡＸと一致するように、モータシャフトＳＨ１の外周に固定されている。
【００３８】
アーマチュア２０６は、磁性材料で構成され、フィールドコア２０４と左右方向に対向するように、ブレーキディスク２０２とフィールドコア２０４との間に左右方向にのみ移動可能に配置されている。
【００３９】
ばねは、アーマチュア２０６に対し左側へ押圧する付勢力を作用させる。
【００４０】
また、ブレーキディスク２０２のアーマチュア２０６と対向する面には、摩擦材２１４が取り付けられている。
【００４１】
そして、電磁ブレーキ２００は、励磁コイル２１０に通電していない非通電状態（無励磁状態）ではモータシャフトＳＨ１の制動を行うように作動し、励磁コイル２１０に通電している通電状態（励磁状態）ではモータシャフトＳＨ１の制動を行わない、「無励磁作動型」の電磁ブレーキとして構成されている。
【００４２】
以下、上記構成の電磁ブレーキ２００の動作の一例について説明する。
【００４３】
すなわち、無励磁状態では、アーマチュア２０６が、ばねにより左側に押圧されることで左側に移動し、摩擦材２１４に接触する。この結果、ブレーキディスク２０２が制動され、モータシャフトＳＨ１が制動される。
【００４４】
一方、励磁状態では、励磁コイル２１０が、アーマチュア２０６に対し右側への磁気吸引力を与える。これにより、アーマチュア２０６が、ばねの付勢力に抗して右側に移動し、摩擦材２１４から離間する。この結果、ブレーキディスク２０２が制動されず、モータシャフトＳＨ１が制動されない。
【００４５】
なお、上記で説明した電磁ブレーキ２００の構成及び動作は、あくまで一例であり、上記以外の構成及び動作であってもよい。例えば、電磁ブレーキ２００は、無励磁作動型の電磁ブレーキに限定されるものではない。つまり、電磁ブレーキ２００は、励磁状態ではモータシャフトＳＨ１の制動を行うように作動し、非励磁状態ではモータシャフトＳＨ１の制動を行わない、「励磁作動型」の電磁ブレーキ等、モータシャフトＳＨ１の制動を行うことが可能な電磁ブレーキであれば、他のタイプの電磁ブレーキであってもよい。
【００４６】
（２−３．エンコーダ）
図２〜図５に示すように、エンコーダ１００は、上記エンコーダシャフトＳＨ２と、磁気検出機構と、光学検出機構と、制御部１５０（後述の図６参照）とを有する。そして、これら磁気検出機構や光学検出機構、制御部１５０等のエンコーダ１００を構成する各部品は、例えば有蓋円筒状のエンコーダカバー１０２に収容されている。
【００４７】
エンコーダカバー１０２は、磁性材料で構成され、上記電磁ブレーキ２００のハウジング２２０の右端に固定されている。
【００４８】
なお、エンコーダカバー１０２は、必ずしも磁性材料で構成されなくてもよく、非磁性材料で構成されてもよい。但し、説明の便宜上、以下では、エンコーダカバー１０２が磁性材料で構成される場合について説明する。
【００４９】
（２−３−１．エンコーダシャフト）
エンコーダシャフトＳＨ２は、外輪がブラケット１０８の内周に嵌合された軸受１０４，１０６により、モータシャフトＳＨ１と共に軸心ＡＸ周りに回転可能に支持されている。このエンコーダシャフトＳＨ２は、モータシャフトＳＨ１とは別体であり、モータシャフトＳＨ１の右端部１Ｒ（端部の一例に相当）に連結されている。具体的には、モータシャフトＳＨ１の右端部１Ｒは、例えば切削加工によりそれ以外の部分よりも小径に成形され、エンコーダシャフトＳＨ２の左端部２Ｒ１には、右側に凹んだ凹部２Ｒ１ａが形成されている。そして、右端部１Ｒと凹部２Ｒ１ａとが嵌合されることで、エンコーダシャフトＳＨ２がモータシャフトＳＨ１の右端部１Ｒに連結されている。
【００５０】
ブラケット１０８は、支持部材（図示せず）を介して上記電磁ブレーキ２００のハウジング２２０に連結されている。
【００５１】
また、エンコーダシャフトＳＨ２は、磁性材料で構成され、後述の磁石１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄの回転軌跡円Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄの半径方向において後述の磁界センサ１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃと対向するように配置されている。具体的には、エンコーダシャフトＳＨ２の右端部２Ｒ２は、磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃよりも右側に突出している。これにより、モータ電磁部Ｍ及び電磁ブレーキ２００の少なくとも一方からエンコーダ１００側に向かう漏れ磁束をエンコーダシャフトＳＨ２に集約し、該漏れ磁束の一部の磁路を、エンコーダシャフトＳＨ２の右端部２Ｒ２から磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃを迂回するように形成することが可能である。
【００５２】
なお、モータシャフトＳＨ１の右端部１ＲとエンコーダシャフトＳＨ２との連結態様は、上記のような右端部１Ｒと凹部２Ｒ１ａとの嵌合による連結に限定されるものではなく、他の態様であってもよい。また、エンコーダシャフトＳＨ２は、モータシャフトＳＨ１と別体である場合に限定されるものではなく、モータシャフトＳＨ１と一体であってもよい。但し、説明の便宜上、以下では、エンコーダシャフトＳＨ２がモータシャフトＳＨ１と別体である場合について説明する。また、エンコーダシャフトＳＨ２の右端部２Ｒ２は、必ずしも磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃよりも右側に突出しなくてもよく、磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃと左右方向においてほぼ同じ位置に位置してもよい。
【００５３】
（２−３−２．磁気検出機構）
磁気検出機構は、上記モータ電磁部Ｍの回転状態（例えば回転数や回転方向等）を磁気的に検出するための機構である。この磁気検出機構は、４つの永久磁石である磁石１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ（以下適宜「磁石１１１」と総称する。）と、３つの磁界センサ１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ（以下適宜「磁界センサ１２０」と総称する。）とを有する。
【００５４】
磁石１１１ａ〜１１１ｄは、モータシャフトＳＨ１と共に回転するように支持されている。具体的には、エンコーダ１００は、モータシャフトＳＨ１と同一軸心となり、且つ板面方向が左右方向に垂直な方向となるようにエンコーダシャフトＳＨ２の右端部２Ｒ２の外周に固定された、例えば円環板状の磁石固定部材１１２を有する。磁石固定部材１１２は、例えば非磁性材料で構成されているが、磁性材料で構成されてもよい。そして、磁石１１１ａ〜１１１ｄは、平板状磁石であり、磁石固定部材１１２の左面（左右方向において磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃと対向する側の面）に固定され、磁石固定部材１１２と共に軸心ＡＸ周りに回転する。より具体的には、磁石１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄは、各々の回転軌跡円Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄ（以下適宜「回転軌跡円Ｒ」と総称する。）の半径・円周が互いに一致するように、固定されている。更に具体的には、磁石１１１ａ〜１１１ｄは、磁石固定部材１１２の左面に対し、回転軌跡円Ｒの円周方向（以下適宜、単に「円周方向」という。）に例えば等間隔（９０°間隔）で離間するように、固定されている。
【００５５】
そして、磁石１１１ａ〜１１１ｄは、左右方向に磁化されており、左側の磁極が円周方向に交互になるように、配置されている。例えば、磁石１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄは、各々の左側の磁極がＮ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極となるように、配置されている。なお、図１中では、磁石１１１ａ〜１１１ｄの磁極の図示を省略し、図３中では、磁石１１１ａ〜１１１ｄの左側の磁極のみを図示している。
【００５６】
なお、磁石１１１の数は、４つに限定されるものではなく、他の数であってもよい。磁石１１１の数を４つ以外の他の数にする場合には、磁界センサ１２０等の数や配置等も適宜変更され得る。但し、説明の便宜上、以下では、磁石１１１の数が４つである場合について説明する。また、磁石１１１は、永久磁石である場合に限定されるものではなく、他の磁石（例えば電磁石等）であってもよい。また、磁石１１１は、平板状磁石である場合に限定されるものではなく、他の磁石（例えばリング磁石（多極磁石）や円弧状磁石等）であってもよい。但し、説明の便宜上、以下では、磁石１１１が、永久磁石であり、且つ平板状磁石である場合について説明する。
【００５７】
また、磁石１１１は、磁石固定部材１１２に固定される場合に限定されるものではなく、エンコーダシャフトＳＨ２や後述のディスク１３０、ハブ１３１等に固定されてもよい。磁石１１１をエンコーダシャフトＳＨ２やディスク１３０、ハブ１３１等に固定する場合には、磁石固定部材１１２を省略することが可能である。但し、説明の便宜上、以下では、磁石１１１が磁石固定部材１１２に固定される場合について説明する。
【００５８】
また、磁石１１１は、磁界センサ１２０と左右方向に対向するように、磁界センサ１２０の右側に配置される場合に限定されるものではなく、磁界センサ１２０の左側に配置されてもよい。あるいは、磁石１１１は、磁界センサ１２０と半径方向に対向するように、磁界センサ１２０の半径方向内側又は外側に配置されてもよい。但し、説明の便宜上、以下では、磁石１１１が磁界センサ１２０と左右方向に対向するように磁界センサ１２０の右側に配置される場合について説明する。
【００５９】
磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃは、大バルクハウゼン効果を有する磁性体（「磁性素子」ともいう。）１２１と、磁性体１２１に巻回されたコイル１２２とを備える。
【００６０】
これら磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃは、各々の長さ方向（詳細には磁性体１２１の長さ方向）が回転軌跡円Ｒの接線方向に平行となり、且つ左右方向において磁石１１１ａ〜１１１ｄと（後述の第１磁性部材及び第２磁性部材を介して）対向可能に、ブラケット１０８に固定されている。具体的には、磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃは、磁性体１２１の長さ方向一端部と軸心ＡＸとの間の最短距離と、磁性体１２１の長さ方向他端部と軸心ＡＸとの間の最短距離とが、等しくなるように、配置されている。より具体的には、磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃは、各々の磁性体１２１の長さ方向中央部と軸心ＡＸとの最短距離が互いに等しくなり、且つ円周方向に例えば等間隔（１２０°間隔）で離間するように、エンコーダシャフトＳＨ２の周囲に配置されている。すなわち、磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃは、エンコーダシャフトＳＨ２の周囲に左右方向から見て略三角形状となるように配置されている。
【００６１】
そして、磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃは、磁石１１１ａ〜１１１ｄによる磁界を検出可能である。
【００６２】
ここで、「大バルクハウゼン効果」とは、磁性体１２１の磁化方向が、付与される外部磁界の強度がある強度を超えた時点で急激に反転する現象であり、大バルクハウゼンジャンプとも呼ばれる。
【００６３】
磁性体１２１としては、大バルクハウゼン効果を有する磁性体であれば特に限定されるものではなく、例えばワイヤ状の磁性体（例えば複合磁気ワイヤ、ウィーガントワイヤ、アモルファスワイヤ等）、棒状の磁性体、板状の磁性体等が使用可能である。但し、説明の便宜上、以下では、磁性体１２１が複合磁気ワイヤである場合について説明する。
【００６４】
複合磁気ワイヤは、その外周部は比較的小さな外部磁界の付与により磁化方向が変化するが、その中心部は比較的大きな外部磁界を付与しなければ磁化方向が変化しないという磁気特性を有する、一軸異方性の複合磁性体である。
【００６５】
すなわち、複合磁気ワイヤの長さ方向と平行な一方向に、複合磁気ワイヤの中心部の磁化方向を反転させるのに十分な比較的大きな外部磁界を付与すると、複合磁気ワイヤの中心部の磁化方向と外周部の磁化方向とが同じ方向に揃う。その後、上記一方向と反対の他方向に、複合磁気ワイヤの外周部の磁化方向のみを反転させることができる程度の比較的小さな外部磁界を付与すると、複合磁気ワイヤの中心部の磁化方向は変化せず、外周部の磁化方向のみが反転する。この結果、複合磁気ワイヤは、その中心部と外周部とで磁化方向が異なる状態となり、この状態は外部磁界を取り除いても維持される。
【００６６】
ここで例えば、中心部が上記一方向に磁化され、外周部が上記他方向に磁化された状態の複合磁気ワイヤに、上記一方向に外部磁界を付与する。この際、外部磁界の強度を始めは小さくし、その後徐々に増加させる。すると、外部磁界の強度がある強度を超えたときに、大バルクハウゼン効果が生じ、複合磁気ワイヤの外周部の磁化方向が上記他方向から上記一方向へ急激に反転する。そして、複合磁気ワイヤの磁化方向の急激な反転により生じる起電力によって、例えば正の方向に鋭く立ち上がるパルス信号が、複合磁気ワイヤに巻回されたコイルから出力される。
【００６７】
また例えば、中心部及び外周部がいずれも上記一方向に磁化された状態の複合磁気ワイヤに、上記他方向に外部磁界を付与する。この際も、外部磁界の強度を始めは小さくし、その後徐々に増加させる。すると、外部磁界の強度がある程度を越えたときに、大バルクハウゼン効果が生じ、複合磁気ワイヤの外周部の磁化方向が上記一方向から上記他方向へ急激に反転する。そして、複合磁気ワイヤの磁化方向の急激な反転により生じる起電力によって、例えば負の方向に鋭く立ち上がるパルス信号が、複合磁気ワイヤに巻回されたコイルから出力される。
【００６８】
上記のような複合磁気ワイヤを磁性体１２１として使用する磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃでは、磁性体１２１に外部磁界が付与され、磁性体１２１の外周部の磁化方向が反転した場合に、コイル１２２からパルス信号が出力される。
【００６９】
そして、エンコーダ１００では、磁性体１２１に付与される外部磁界に相当する磁界は、上記４つの磁石１１１ａ〜１１１ｄのうち、円周方向に隣り合う２つの磁石１１１，１１１による磁界、つまり磁石１１１ａ，１１１ｂによる磁界、磁石１１１ｂ，１１１ｃによる磁界、磁石１１１ｃ，１１１ｄによる磁界、磁石１１１ｄ，１１１ａによる磁界である。これら４つの磁界は、磁性体１２１の中心部及び外周部の双方の磁化方向を変化させることができるような大きな磁界ではなく、磁性体１２１の外周部の磁化方向のみを変化させることができる程度の磁界である。
【００７０】
すなわち、モータシャフトＳＨ１と共に磁石１１１ａ〜１１１ｄが回転すると、磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃの磁性体１２１に付与される磁界（磁界の向き）が変化する。これにより、磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃでは、磁性体１２１の外周部の磁化方向が反転し、コイル１２２からパルス信号が出力される。この際、磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃは、各々の長さ方向成分の磁場エネルギーにより動作するという特性を有し、長さ方向に直交する方向の磁場は、磁場強度に関係なく磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃへの影響はほとんどない。
【００７１】
また、エンコーダ１００では、上述のように、磁石１１１ａ〜１１１ｄは、円周方向に９０°間隔で配置され、磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃは、円周方向に１２０°間隔で配置されている。従って、モータシャフトＳＨ１が回転する間に、磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃの各々のコイル１２２からパルス信号が出力されるタイミングが重複することがない。そして、制御部１５０は、磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃの各々のコイル１２２から異なるタイミングで出力されるパルス信号を用いて所定の処理を行うことで、モータ電磁部Ｍの回転状態を検出可能である（詳細は後述）。
【００７２】
なお、上記で説明した磁界センサ１２０の構成及び動作は、あくまで一例であり、上記以外の構成及び動作であってもよい。例えば、磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃの配置形状は、左右方向から見て略三角形状に限定されるものではなく、他の形状であってもよい。また、磁界センサ１２０の数は、３つに限定されるものではなく、他の個数であってもよい。磁界センサ１２０の数を３つ以外の他の数にする場合には、磁石１１１等の数や配置等も適宜変更され得る。但し、説明の便宜上、以下では、磁界センサ１２０の数が３つである場合について説明する。
【００７３】
また、磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃの各々の、長さ方向一方側の磁石１１１ａ〜１１１ｄに対向する部分、及び、長さ方向他方側の磁石１１１ａ〜１１１ｄに対向する部分は、第１磁性部材及び第２磁性部材（いずれも図示せず）により覆われている。磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃの各々に対応する第１及び第２磁性部材は、対応する磁界センサ１２０の長さ方向中央部において間隙を介して配置され、ブラケット１０８に固定されている。そして、磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃの各々に対応する第１及び第２磁性部材は、磁石１１１ａ〜１１１ｄにより対応する磁界センサ１２０に付与される磁界を誘導し、所定の磁路を形成することが可能である。
【００７４】
なお、例えば第１及び第２磁性部材の磁界誘導機能を用いなくても磁界センサ１２０の磁性体１２１の磁化方向の予測困難な変化を防止できる場合には、第１及び第２磁性部材を省略することが可能である。
【００７５】
（２−３−３．光学検出機構、基板固定部材、支柱部材）
光学検出機構は、上記モータ電磁部Ｍの位置を光学的に検出するための機構である。この光学検出機構は、エンコーダシャフトＳＨ２の位置を光学的に測定する被測定対象の一例であるディスク１３０と、光学モジュール１３５とを有する。
【００７６】
ディスク１３０は、その回転中心が軸心ＡＸと一致するように、エンコーダシャフトＳＨ２の右端部２Ｒ２の上記磁石固定部材１１２よりも右側の部分にハブ１３１を介して連結されている。
【００７７】
ハブ１３１は、エンコーダシャフトＳＨ２の右端に例えばボルト１３２により固定されている。なお、ハブ１３１は、磁性材料で構成されることが好ましい。
【００７８】
ディスク１３０の右面（左右方向において光学モジュール１３５と対向する側の面）には、その円周方向に沿って複数の反射スリット（図示せず）が配列されたトラック（図示せず）が１つ以上形成されている。反射スリットは、後述の光源１３６から出射された光を反射する。トラックにおける反射スリットの配列パターンとしては、例えば、反射スリットが所定のピッチで規則的に繰り返される「インクリメンタルパターン」や、反射スリットの位置や割合等がディスク１３０の１回転内で一義に定まる「アブソリュートパターン」等が挙げられ、特に限定されるものではない。
【００７９】
また、エンコーダシャフトＳＨ２の右端部２Ｒ２の右側（左右方向においてモータシャフトＳＨ１とは反対側）、つまりディスク１３０の右側には、電子部品（図示せず）を備えた例えば円板状の基板１４０と、例えば円板状の基板固定部材１４５とが配置されている。
【００８０】
基板固定部材１４５は、磁性材料で構成され、その板面方向が左右方向に垂直な方向となるように、配置されている。つまり、基板固定部材１４５は、磁性板部材の一例に相当する。この基板固定部材１４５は、基板１４０の左側（左右方向においてエンコーダシャフトＳＨ２側）に配置されるように、その右面に基板１４０が例えばボルト１４２により固定されている。
【００８１】
ボルト１４２は、基板１４０の円周方向に例えば等間隔で複数箇所（例えば３箇所）配置されている。
【００８２】
具体的には、基板固定部材１４５は、例えば該基板固定部材１４５の中心を中心とする略円形の孔である開口部１４５ａを有し、基板１４０の一方の面には、上記光学モジュール１３５が設置されている。そして、基板固定部材１４５の右面に、基板１４０が、光学モジュール１３５が設置された面が左面（ディスク１３０側の面）となり、且つ光学モジュール１３５（詳細には、少なくとも後述の光源１３６及び受光アレイ）が開口部１４５ａに位置するように、固定されている。このように基板固定部材１４５の右面に基板１４０を固定することで、基板１４０に設置された光学モジュール１３５が左側（ディスク１３０側）に露出される。
【００８３】
光学モジュール１３５は、ディスク１３０と平行となり、且つ上記トラックの一部と対向可能に、基板１４０の左面に設置されている。この光学モジュール１３５の左面には、光源１３６が設けられると共に、ディスク１３０の円周方向に沿って複数の受光素子が配列された受光アレイ（図示せず）が１つ以上設けられている。光源１３６は、例えばＬＥＤ等で構成され、対向する位置を通過する上記トラックの一部に光を出射する。受光素子は、例えばフォトダイオード等で構成され、光源１３６から出射され対向する位置を通過する上記トラックの反射スリットで反射された光を受光し、受光信号を出力する。制御部１５０は、受光アレイの受光素子から出力された受光信号を用いて所定の処理を行うことで、モータ電磁部Ｍの位置を検出可能である（詳細は後述）。
【００８４】
また、基板固定部材１４５は、円柱状の３つの支柱部材１４７ａ，１４７ｂ，１４７ｃ（以下適宜「支柱部材１４７」と総称する。）により支持されつつ、ブラケット１０８に固定されている。
【００８５】
支柱部材１４７ａ〜１４７ｃは、基板固定部材１４５とブラケット１０８との間に立設されるように、例えばボルト１４９により固定されている。これら支柱部材１４７ａ〜１４７ｃは、半径方向において磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃの外周側に、円周方向に例えば等間隔（１２０°間隔）で配置されている。具体的には、支柱部材１４７ａ，１４７ｂ，１４７ｃは、磁性材料で構成され、半径方向において磁界センサ１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの各々の長さ方向中央部の外周側に配置されている。そして、支柱部材１４７ａ〜１４７ｃは、モータ電磁部Ｍ及び電磁ブレーキ２００の少なくとも一方から磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃへの漏れ磁束が、磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃの長さ方向に直交する方向となるように、該漏れ磁束を誘導することが可能である。つまり、支柱部材１４７ａ〜１４７ｃは、磁性部材の一例に相当すると共に、磁束誘導部材の一例にも相当する。
【００８６】
なお、ディスク１３０は、ハブ１３１を介してエンコーダシャフトＳＨ２に連結される場合に限定されるものではなく、ハブ１３１を介さずにエンコーダシャフトＳＨ２に直接固定されてもよい。また、被測定対象としては、ディスク１３０に限定されるものではなく、例えばエンコーダシャフトＳＨ２の右端面等の他の部材であってもよい。但し、説明の便宜上、以下では、被測定対象がディスク１３０である場合について説明する。また、エンコーダ１００は、いわゆる「反射型」の光学検出機構を備える場合に限定されるものではなく、いわゆる「透過型」の光学検出機構を備えてもよい。また、エンコーダ１００は、必ずしも光学検出機構を備えていなくてもよい。但し、説明の便宜上、以下では、エンコーダ１００が反射型の光学検出機構を備える場合について説明する。
【００８７】
また、上記では、エンコーダシャフトＳＨ２の右端部２Ｒ２は、基板１４０の左側に位置する場合に限定されるものではなく、エンコーダシャフトＳＨ２が基板１４０を貫通することで基板１４０の右側に位置してもよい。但し、説明の便宜上、エンコーダシャフトＳＨ２の右端部２Ｒ２が基板１４０の左側に位置する場合について説明する。
【００８８】
また、基板固定部材１４５は、その中心を中心とする略円形の孔である開口部１４５ａを備える場合に限定されるものではなく、他の形状の開口部を備えてもよい。例えば、基板固定部材１４５は、その縁部から中心部に向けて略矩形状に切り欠くように形成された開口部を備えてもよい。また、基板固定部材１４５は、基板１４０の左側に配置される場合に限定されるものではなく、基板１４０の右側に配置されてもよい。基板固定部材１４５が基板１４０の右側に配置される場合には、開口部がない基板固定部材１４５を使用することが可能である。また、磁性板部材としては、基板固定部材１４５に限定されるものではなく、エンコーダシャフトＳＨ２の右側に配置され左右方向に垂直な方向を板面方向とする磁性板部材であれば、基板固定部材１４５以外の磁性板部材が使用されてもよい。また、例えばディスク１３０の右側に基板固定部材１４５とは別に磁性板部材を設置する場合には、基板固定部材１４５は、非磁性材料で構成されてもよい。また、例えば基板固定部材１４５を設置しない場合には、ディスク１３０の右側に磁性板部材を設置すればよい。更には、磁性板部材は、必ずしも設置されなくてもよい。
【００８９】
また、支柱部材１４７の数は、３つに限定されるものではなく、磁界センサ１２０の数に応じて適宜変更され得る。また、支柱部材１４７の形状は、円柱状に限定されるものではなく、他の形状（例えば四角柱状等）であってもよい。また、磁性部材としては、支柱部材１４７に限定されるものではなく、半径方向において磁界センサ１２０の長さ方向中央部の外周側に配置される磁性部材であれば、支柱部材１４７以外の磁性部材が使用されてもよい。また、例えば半径方向において磁界センサ１２０の長さ方向中央部の外周側に支柱部材１４７とは別に磁性部材を設置する場合には、支柱部材１４７は、非磁性材料で構成されてもよい。また、例えば支柱部材１４７を設置しない場合には、半径方向において磁界センサ１２０の長さ方向中央部の外周側に磁性部材を設置すればよい。また、磁束誘導部材としては、磁性板部材に限定されるものではなく、モータ電磁部Ｍ及び電磁ブレーキ２００の少なくとも一方から磁界センサ１２０への漏れ磁束が磁界センサ１２０の長さ方向に直交する方向となるように該漏れ磁束を誘導することが可能な部材であれば、磁性板部材以外の部材が使用されてもよい。
【００９０】
また、本実施形態では、エンコーダ１００に磁束誘導部材（上記の例では支柱部材１４７）を設ける手法（以下適宜「第１の手法」という。）と、エンコーダシャフトＳＨ２を磁性材料で構成し、且つ半径方向において磁界センサ１２０と対向するように配置する手法（以下適宜「第２の手法」という。）とを併用し、以下で説明するような漏れ磁束による磁界センサ１２０への影響を低減するという効果を得る場合について説明している。しかし、上記第１の手法及び第２の手法は、必ずしも併用されなくてもよく、第１の手法及び第２の手法のどちらか一方の手法を採用すれば、漏れ磁束による磁界センサ１２０への影響を低減するという効果を得ることが可能である。
【００９１】
（２−３−４．制御部）
制御部１５０は、位置データを生成するタイミングにおいて、少なくとも受光アレイの受光素子からの受光信号に基づいて、位置データを生成し、制御装置ＣＴに出力する。
【００９２】
以下、図６を参照しつつ、制御部１５０の構成の一例を、より具体的に機能ブロックで実装した例について説明する。図６は、制御部１５０の構成の一例を表す機能ブロック図である。
【００９３】
図６に示すように、制御部１５０は、回転状態検出部１５１と、位置検出部１５６と、位置データ生成部１５７とを有する。これら制御部１５０の各機能部は、エンコーダ１００に備えられたＣＰＵ（図示せず）が実行するプログラム、又は、エンコーダ１００に備えられた制御装置（図示せず）により実装可能である。制御装置は、例えばＡＳＩＣやＦＰＧＡ等の特定の用途向けに構築された専用集積回路やその他の電気回路等で構成される。
【００９４】
回転状態検出部１５１は、外部電源から電源電圧が供給されない場合であっても、磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃから出力されたパルス信号を用いて生成した電圧に基づいて、エンコーダシャフトＳＨ２の回転状態を検出することが可能である。この回転状態検出部１５１は、電源切替部１５２と、波形整形部１５３と、多回転検出部１５４と、多回転記録部１５５とを備える。
【００９５】
電源切替部１５２は、外部電源から電源電圧が供給される場合、波形整形部１５３、多回転検出部１５４、及び多回転記録部１５５に電源電圧を供給する。一方、電源切替部１５２は、外部電源から電源電圧が供給されない場合、磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃから出力されたパルス信号を用いて生成した電圧を、波形整形部１５３、多回転検出部１５４、及び多回転記録部１５５に供給する。
【００９６】
ここで、磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃから出力されるパルス信号には、正の方向に立ち上がるパルス信号と、負の方向に立ち上がるパルス信号がある。電源切替部１５２は、これらパルス信号のうち、正の方向に立ち上がるパルス信号を用いて電圧を生成し、この電圧を波形整形部１５３、多回転検出部１５４、及び多回転記録部１５５に供給する。なお、全波整流器等を用いる場合には、磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃから出力される、負の方向に立ち上がるパルス信号を電圧生成に利用することもできる。
【００９７】
波形整形部１５３は、磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃから出力されたパルス信号のうち、正の方向に立ち上がるパルス信号を選択し、選択したパルス信号の波形を矩形波となるように整形して、整形したパルス信号を多回転検出部１５４に出力する。
【００９８】
多回転検出部１５４は、波形整形部１５３から出力されたパルス信号に基づいて、エンコーダシャフトＳＨ２の回転を検出する。具体的には、多回転検出部１５４は、波形整形部１５３から出力された検出パルスが、磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃのうちのいずれの磁界センサ１２０に対応するパルス信号かを判定し、その結果を多回転記録部１５５に記録する。例えば、多回転検出部１５４は、磁界センサ１２０ａに対応するパルス信号の場合には「００」のデータを、磁界センサ１２０ｂに対応するパルス信号の場合には「０１」のデータを、磁界センサ１２０ｃに対応するパルス信号の場合には「１０」のデータを、多回転記録部１５５に記録する。そして、多回転検出部１５４は、多回転記録部１５５に記録されたデータに基づいて、エンコーダシャフトＳＨ２の回転を検出し、多回転信号を位置データ生成部１５７に出力する。
【００９９】
以上のように、回転状態検出部１５１では、外部電源から電源電圧が供給されない場合であっても、消費電力を自己発電できるため、バックアップ用電源（例えばバッテリ等）を省略することが可能である。
【０１００】
位置検出部１５６は、受光アレイの受光素子から出力された受光信号に基づいて、モータ電磁部Ｍの位置を検出し、位置信号を位置データ生成部１５７に出力する。
【０１０１】
位置データ生成部１５７は、位置検出部１５６から出力された位置信号と、多回転検出部１５４から出力された多回転信号とを取得する。そして、位置データ生成部１５７は、取得した位置信号及び多回転信号に基づいて、位置データを生成し、生成した位置データを制御装置ＣＴに出力する。
【０１０２】
この際、位置データ生成部１５７は、外部電源から電源電圧が供給されている場合には、位置検出部１５６から出力される位置信号のみに基づいて、位置データを生成することも可能である。一方、位置データ生成部１５７は、外部電源からの電源電圧が停止した後、外部電源からの電源電圧の供給が開始された場合には、位置検出部１５６から出力される位置信号と、多回転検出部１５４から出力された多回転信号とに基づいて、位置データを生成する。
【０１０３】
なお、以上説明した図６に示す制御部１５０の各構成の切り分けは、あくまで一例であり、上記以外の切り分けであってもよい。
【０１０４】
なお、上記で説明したエンコーダ１００の構成及び動作は、あくまで一例であり、上記以外の構成及び動作であってもよい。
【０１０５】
＜３．本実施形態による効果の例＞
以上説明した本実施形態に係るエンコーダ１００は、磁石１１１ａ〜１１１ｃと、磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃと、磁束誘導部材（上記の例では支柱部材１４７ａ〜１４７ｃ）を有する。磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃは、長さ方向成分の磁場エネルギーにより動作し、長さ方向に直交する方向の磁場は、磁場強度に関係なく磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃへの影響はほとんどない。磁束誘導部材（上記の例では支柱部材１４７ａ〜１４７ｃ）は、モータ電磁部Ｍ及び電磁ブレーキ２００の少なくとも一方から磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃへの漏れ磁束が磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃの長さ方向に直交する方向となるように漏れ磁束を誘導する。これにより、モータ電磁部Ｍや電磁ブレーキ２００からの漏れ磁束による磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃへの影響を低減することができる。その結果、エンコーダ１００の検出精度を高め、モータ特性を向上できる。
【０１０６】
また例えば、漏れ磁束が中心（モータシャフトＳＨ１や軸受１０４，１０６）から半径方向外側に向けて放射状に拡がる場合、漏れ磁束の長さ方向成分は、磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃの長さ方向一方側と他方側とで反対方向となり、磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃに作用する磁場強度が長さ方向でアンバランスとなる。この場合、大バルクハウゼン効果の発現メカニズムが変化するので、出力波形に乱れが発生する可能性がある。従って、本実施形態において、磁束誘導部材としての磁性部材（上記の例では支柱部材１４７ａ〜１４７ｃ）を磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃの長さ方向中央部の外周側に配置した場合には、次のような効果を得る。つまり、上記構成により、漏れ磁束が中心から半径方向外側に向けて拡がる際に、磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃの中央部を通過するように誘導することができる。これにより、漏れ磁束を磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃの長さ方向にほぼ直交する方向とすることができるので、上記磁場強度のアンバランスを防止し、漏れ磁束による影響を低減できる。
【０１０７】
また、本実施形態において、エンコーダシャフトＳＨ２を磁性材料で構成し、半径方向において磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃと対向するように配置した場合には、次のような効果を得る。つまり、上記構成により、モータ電磁部Ｍ及び電磁ブレーキ２００の少なくとも一方からエンコーダ１００側に向かう漏れ磁束をエンコーダシャフトＳＨ２に集約し、該漏れ磁束の磁路を、エンコーダシャフトＳＨ２の右端部２Ｒ２から磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃを迂回するように形成することが可能となる。これにより、漏れ磁束による磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃへの影響を低減できる。また、エンコーダ１００側への漏れ磁束を低減するためにモータシャフトＳＨ１を非磁性材料（例えばＳＵＳ）で構成したり、磁性材料（例えば鉄）と非磁性材料による圧接シャフトとする必要がなくなるので、コストを大幅に削減できる。
【０１０８】
また、本実施形態において、エンコーダシャフトＳＨ２をモータシャフトＳＨ１とは別体とした場合には、次のような効果を得る。つまり、上記構成により、エンコーダ１００をユニット化できる。また、既存のブレーキ付きモータにユニット化したエンコーダ１００を取り付けることで、漏れ磁束の影響を低減可能なエンコーダ付きモータを容易に実現できる。
【０１０９】
また、本実施形態において、エンコーダシャフトＳＨ２の右側に、左右方向に垂直な方向を板面方向とする磁性板部材（上記の例では基板固定部材１４５）を設けた場合には、次のような効果を得る。つまり、上記構成により、モータ電磁部Ｍや電磁ブレーキ２００からの漏れ磁束を、エンコーダシャフトＳＨ２の右端部２Ｒ２から磁性板部材（上記の例では基板固定部材１４５）を介して半径方向外側に向けて放射状に導くことができる。その結果、漏れ磁束の磁路を磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃを迂回するように形成する確実性を向上できる。
【０１１０】
また、本実施形態において、磁性板部材を基板固定部材１４５とした場合には、次のような効果を得る。つまり、上記構成により、磁性板部材と基板固定部材とを兼用できるので、部品点数を低減できる。従って、サーボモータＳＭを小型化し、コストを低減できる。また、基板固定部材１４５を基板１４０の左側に配置した場合には、電子部品を漏れ磁束等から保護することができ、電子部品に対する外乱ノイズを低減できる。
【０１１１】
また、本実施形態において、磁束誘導部材を支柱部材１４７ａ〜１４７ｃとした場合には、次のような効果を得る。つまり、上記構成により、磁束誘導部材と支柱部材とを兼用できるので、部品点数を低減できる。従って、サーボモータＳＭを小型化し、コストを低減できる。
【０１１２】
また、光学式エンコーダにおいても、漏れ磁束により例えば電子回路に誘導起電力が生じ検出精度の低下を招く等の影響が生じる可能性がある。従って、本実施形態において、エンコーダ１００を光学式エンコーダとし、基板固定部材１４５が受光素子を左側に露出させる開口部１４５ａを有する場合には、次のような効果を得る。つまり、上記構成により、光学式エンコーダとしての機能を阻害することがない。更に、開口部１４５ａにより漏れ磁束の磁路を電子回路を避けるように形成することが可能となる。従って、上記影響を低減し、エンコーダ１００の検出精度を高めることができる。
【０１１３】
また、本実施形態において、エンコーダカバー１０２を磁性材料で構成した場合には、次のような効果を得る。つまり、上記構成により、磁束誘導部材（上記の例では支柱部材１４７ａ〜１４７ｃ）で誘導した漏れ磁束の磁路をエンコーダ１００の外周に形成することができる。また、エンコーダカバー１０２が外部からの外乱磁場に対するシールドとなり、磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃに対する外乱磁場の影響を低減できる。更に、外部の電子部品への影響を低減できる。
【０１１４】
また、本実施形態において、エンコーダ１００が電磁ブレーキ２００を一体に有する構成とした場合には、電磁ブレーキ２００を一体的に備えたブレーキ付きエンコーダを構成できる。また、ブレーキ付きエンコーダでは、電磁ブレーキ２００と磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃがより近接して配置されるので、磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃは、電磁ブレーキ２００からの漏れ磁束による影響をより一層受け易くなる。従って、該構成を適用することがより有効となる。
【０１１５】
＜４．変形例等＞
以上、添付図面を参照しながら一実施形態について詳細に説明した。しかし、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲は、上記で説明した一実施形態に限定されるものではない。一実施形態の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、技術的思想の範囲内において、様々な変更や修正、組み合わせなどを行うことに想到できることは明らかである。従って、これらの変更や修正、組み合わせなどが行われた後の技術も、当然に技術的思想の範囲に属するものである。以下、そのような変形例等について順次説明する。
【０１１６】
（４−１．電磁ブレーキとエンコーダとの間にシールド部材を配置する場合）
以下、図７を参照しつつ、本変形例に係るサーボモータＳＭの構成の一例について説明する。図７は、図２に対応する図である。
【０１１７】
図７に示すように、本変形例に係るサーボモータＳＭでは、電磁ブレーキ２００とエンコーダ１００との間、つまり電磁ブレーキ２００のハウジング２２０Ａとエンコーダ１００のブラケット１０８との間に、磁性材料で構成された例えば円環状のシールド部材３００が配置されている。シールド部材３００には、挿通孔３０１が形成されている。そして、シールド部材３００は、挿通孔３０１にエンコーダシャフトＳＨ２を挿通しつつ、支持部材（図示せず）を介してハウジング２２０Ａ及びブラケット１０８の少なくとも一方に固定されている。上記のようにシールド部材３００を配置することで、電磁ブレーキ２００からモータシャフトＳＨ１やエンコーダシャフトＳＨ２を介さずにエンコーダ１００側に漏れる漏れ磁束の磁路を、電磁ブレーキ２００とエンコーダ１００との間に形成することが可能である。
【０１１８】
なお、シールド部材３００の挿通孔３０１には、モータシャフトＳＨ１が挿通されてもよい。また、例えばエンコーダ１００がモータ電磁部Ｍに隣接して配置される場合には、シールド部材３００をモータ電磁部Ｍとエンコーダ１００との間に配置すればよい。
【０１１９】
以上説明した本変形例では、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。更に、本変形例では、電磁ブレーキ２００とエンコーダ１００との間にシールド部材３００を配置することにより、該シールド部材３００によって、電磁ブレーキ２００からモータシャフトＳＨ１やエンコーダシャフトＳＨ２を介さずにエンコーダ１００側に漏れる漏れ磁束を遮断することができる。従って、電磁ブレーキ２００からの漏れ磁束による磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃへの影響を更に低減できる。
【０１２０】
（４−２．電磁ブレーキとエンコーダとの間にコイルを配置する場合）
以下、図８を参照しつつ、本変形例に係るサーボモータＳＭの構成の一例について説明する。図８は、図２に対応する図である。なお、図８中では、漏れ磁束の一例を太実線矢印、コイルで発生された磁束を太破線矢印により概念的に図示している。
【０１２１】
図８に示すように、本変形例に係るサーボモータＳＭでは、電磁ブレーキ２００とエンコーダ１００との間、つまり電磁ブレーキ２００のハウジング２２０Ａとエンコーダ１００のブラケット１０８との間に、コイル４００が配置されている。コイル４００は、モータシャフトＳＨ１の軸心ＡＸ上においてエンコーダ１００側から電磁ブレーキ２００側へ向かう磁束、つまりモータ電磁部Ｍ及び電磁ブレーキ２００の少なくとも一方からエンコーダ１００側へ向かう漏れ磁束と逆方向の磁束を発生させる。上記のようにコイル４００を配置することで、コイル４００で発生させた磁束と、モータ電磁部Ｍ及び電磁ブレーキ２００の少なくとも一方からエンコーダ１００側へ向かう漏れ磁束とを打ち消しあわせることが可能である。
【０１２２】
なお、例えばエンコーダ１００がモータ電磁部Ｍに隣接して配置される場合には、コイル４００をモータ電磁部Ｍとエンコーダ１００との間に配置すればよい。コイル４００をモータ電磁部Ｍとエンコーダ１００との間に配置する場合には、コイル４００は、モータシャフトＳＨ１の軸心ＡＸ上においてエンコーダ１００側からモータ電磁部Ｍ側へ向かう磁束を発生させる。
【０１２３】
また、本変形例では、上記実施形態で説明した第１の手法と第２の手法とに加えて、電磁ブレーキ２００とエンコーダ１００との間にコイル４００を配置する手法（以下適宜「第３の手法」という。）を併用し、以下で説明するような漏れ磁束による磁界センサ１２０への影響を更に低減するという効果を得る場合について説明している。しかし、上記第３の手法は、上記第１の手法及び第２の手法と必ずしも併用されなくてもよく、単独で採用されたり、第１の手法及び第２の手法のどちらか一方と併用されてもよい。これらの場合でも、漏れ磁束による磁界センサ１２０への影響を低減するという効果を得ることが可能である。
【０１２４】
以上説明した本変形例では、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。更に、本変形例では、電磁ブレーキ２００とエンコーダ１００との間にコイル４００を配置することにより、該コイル４００で発生させた磁束と、モータ電磁部Ｍや電磁ブレーキ２００からエンコーダ１００側へ向かう漏れ磁束とが打ち消しあい、漏れ磁束による磁界センサ１２０ａ〜１２０ｃへの影響を更に低減できる。
【０１２５】
（４−３．その他）
以上では、電磁ブレーキ２００を備えたサーボモータＳＭを例に挙げて説明したが、電磁ブレーキ２００を備えないサーボモータに対しても、前述の第１の手法や第２の手法、第３の手法を適用可能であり、上記実施形態や各変形例と同様の効果を得ることが可能である。
【０１２６】
なお、以上の説明において、「垂直」「直交」「平行」「中央」等の記載がある場合には、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「垂直」「直交」「平行」「中央」等とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に直交」「実質的に平行」「実質的に中央」等という意味である。
【０１２７】
また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさが「同一」「等しい」「一致」「異なる」等の記載がある場合は、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「同一」「等しい」「一致」「異なる」等とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に等しい」「実質的に一致」「実質的に異なる」等という意味である。
【符号の説明】
【０１２８】
１００              エンコーダ（モータ用エンコーダの一例）
１０２              エンコーダカバー
１１１ａ〜１１１ｃ  磁石
１２０ａ〜１２０ｃ  磁界センサ
１２１              磁性体
１３０              ディスク
１３６              光源
１４０              基板
１４５              基板固定部材（磁性板部材の一例）
１４５ａ            開口部
１４７ａ〜１４７ｃ  支柱部材（磁性部材の一例、磁束誘導部材の一例）
１Ｒ                右端部（端部の一例）
２００              電磁ブレーキ
３００              シールド部材
３０１              挿通孔
４００              コイル
ＡＸ                軸心
Ｍ                  モータ電磁部
Ｒａ〜Ｒｄ          回転軌跡円
ＳＨ１              モータシャフト
ＳＨ２              エンコーダシャフト
ＳＭ                サーボモータ（モータの一例）
【図１】
2016056122.tif 000003
【図２】
2016056122.tif 000004
【図３】
2016056122.tif 000005
【図４】
2016056122.tif 000006
【図５】
2016056122.tif 000007
【図６】
2016056122.tif 000008
【図７】
2016056122.tif 000009
【図８】
2016056122.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月11日(2016.10.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンコーダを備えたモータであって、
モータシャフトを回転するように構成されたモータ電磁部と、
前記モータシャフトの制動を行うように構成された電磁ブレーキと、を有し、
前記エンコーダは、
前記モータシャフトと共に回転するように支持された磁石と、
大バルクハウゼン効果を有する磁性体を備え、前記磁石の磁界を検出するように構成された磁界センサと、
前記モータ電磁部及び前記電磁ブレーキの少なくとも一方から前記磁界センサへの漏れ磁束が前記磁界センサの長さ方向に直交する方向となるように前記漏れ磁束を誘導する磁束誘導部材と、を有する、
モータ。
【請求項２】
前記磁界センサは、
前記長さ方向が前記磁石の回転軌跡円の接線方向と平行となるように配置され、
前記磁束誘導部材は、
前記回転軌跡円の半径方向において前記磁界センサの前記長さ方向中央部の外周側に配置された磁性部材である、請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記エンコーダは、
前記モータシャフトと共に回転し、前記半径方向において前記磁界センサと対向するように配置された、磁性材料で構成されたエンコーダシャフトを有する、請求項２に記載のモータ。
【請求項４】
前記エンコーダシャフトは、
前記モータシャフトとは別体であり、前記モータシャフトの端部に同一軸心となるように連結される、請求項３に記載のモータ。
【請求項５】
前記エンコーダは、
前記軸心方向において前記エンコーダシャフトの前記モータシャフトとは反対側に配置され、前記軸心方向に垂直な方向を板面方向とする磁性板部材を有する、請求項４に記載のモータ。
【請求項６】
前記エンコーダは、
電子部品を備えた基板を有し、
前記磁性板部材は、
前記軸心方向において前記基板の前記エンコーダシャフト側に配置され、前記基板を固定する基板固定部材である、請求項５に記載のモータ。
【請求項７】
前記磁束誘導部材は、
磁性材料で構成され、前記基板固定部材を支持する支柱部材である、
請求項６に記載のモータ。
【請求項８】
前記エンコーダは、
前記エンコーダシャフトに連結されたディスクと、
前記ディスクに光を出射するように構成された光源と、
前記基板に設置され、前記ディスクからの光を受光するように構成された受光素子と、を有し、
前記基板固定部材は、
少なくとも前記受光素子を前記ディスク側に露出させる開口部を有する、請求項６又は７に記載のモータ。
【請求項９】
前記エンコーダは、
磁性材料で構成され、前記磁石、前記磁界センサ及び前記磁束誘導部材を収容するエンコーダカバーを有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載のモータ。
【請求項１０】
前記モータ電磁部又は前記電磁ブレーキと前記エンコーダとの間に配置され、前記モータシャフト又は前記エンコーダが有するエンコーダシャフトの挿通孔が形成された、磁性材料で構成されたシールド部材を更に有する、請求項１〜９のいずれか１項に記載のモータ。
【請求項１１】
前記モータ電磁部又は前記電磁ブレーキと前記エンコーダとの間に配置され、前記モータシャフトの軸心上において前記エンコーダ側から前記モータ電磁部又は前記電磁ブレーキ側へ向かう磁束を発生させるように構成されたコイルを更に有する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のモータ。
【請求項１２】
エンコーダを備えたモータであって、
モータシャフトを回転するように構成されたモータ電磁部と、
前記モータシャフトの制動を行うように構成された電磁ブレーキと、を有し、
前記エンコーダは、
前記モータシャフトと共に回転するように支持された磁石と、
大バルクハウゼン効果を有する磁性体を備え、前記磁石の磁界を検出するように構成された磁界センサと、
前記モータシャフトと共に回転し、前記磁石の回転軌跡円の半径方向において前記磁界センサと対向するように配置された、磁性材料で構成されたエンコーダシャフトと、を有する、モータ。
【請求項１３】
モータシャフトを回転するように構成されたモータ電磁部を有するモータに使用されるモータ用エンコーダであって、
前記モータシャフトと共に回転するように支持された磁石と、
大バルクハウゼン効果を有する磁性体を備え、前記磁石の磁界を検出するように構成された磁界センサと、
前記モータシャフトの制動を行うように構成された電磁ブレーキ及び前記モータ電磁部の少なくとも一方から前記磁界センサへの漏れ磁束が前記磁界センサの長さ方向に直交する方向となるように前記漏れ磁束を誘導する磁束誘導部材と、を有する、
モータ用エンコーダ。
【請求項１４】
前記電磁ブレーキを一体に有する、請求項１３に記載のモータ用エンコーダ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2016056122.tif 000011
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2016056122.tif 000012
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2016056122.tif 000013
【国際調査報告】
2016056122.tif 000014
2016056122.tif 000015
2016056122.tif 000016
2016056122.tif 000017