(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材料からなるリングの内周面を覆う状態に、当該リングとほぼ同一の透磁率の内挿材を当該リングに装着する内挿材装着工程と、
前記内挿材が装着された状態で、前記リングをその直径方向に平行磁束が延びる状態となるように平行磁場内に配置して、当該リングをその直径方向において２極着磁する着磁工程とを含むことを特徴とするリング状マグネットの着磁方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記内挿材は、前記リングに嵌め込み可能な外径寸法の円筒形状あるいは円柱形状のものであることを特徴とするリング状マグネットの着磁方法。
【請求項３】
磁性材料からなるリングの外周面を覆う状態に、当該リングとほぼ同一の透磁率の外挿材を当該リングに装着する外挿材装着工程と、
前記外挿材が装着された状態で、前記リングをその直径方向に平行磁束が延びる状態となるように平行磁場内に配置して、当該リングをその直径方向において２極着磁する着磁工程とを含むことを特徴とするリング状マグネットの着磁方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記外挿材は、前記リングを嵌め込み可能な内径寸法の円形中空部を備えた筒状のものであることを特徴とするリング状マグネットの着磁方法。
【請求項５】
磁性材料からなるリングの内周面を覆う状態に、当該リングとほぼ同一の透磁率の内挿材を当該リングに装着する内挿材装着工程と、
前記リングの外周面を覆う状態に、当該リングとほぼ同一の透磁率の外挿材を当該リングに装着する外挿材装着工程と、
前記内挿材および前記外挿材が装着された状態で、前記リングをその直径方向に平行磁束が延びる状態となるように平行磁場内に配置して、当該リングをその直径方向において２極着磁する着磁工程とを含むことを特徴とするリング状マグネットの着磁方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記内挿材は、前記リングに嵌め込み可能な外径寸法の円筒形状あるいは円柱形状のものであることを特徴とするリング状マグネットの着磁方法。
【請求項７】
請求項５または６において、
前記外挿材は、前記リングを嵌め込み可能な内径寸法の円形中空部を備えた筒状のものであることを特徴とするリング状マグネットの着磁方法。
【請求項８】
回転体に同軸状態に取り付けた２極着磁されたリング状マグネットと、
前記リング状マグネットの外周面に所定のギャップで対峙していると共に、当該外周面の円周方向に沿って９０度の角度間隔で配置されている一対の磁気センサと、
前記磁気センサの出力に基づきエンコーダ信号を生成する演算部とを有し、
前記リング状マグネットは請求項１ないし７のうちのいずれかの項に記載の方法により２極着磁されたリング状マグネットであることを特徴とする磁気エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気エンコーダなどに用いられる２極着磁されたリング状マグネットの着磁方法の改良に関するものである。また、改良された方法によって２極着磁されたリング状マグネットを用いることにより検出精度を高めた磁気エンコーダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転体の回転角度などを検出するための磁気エンコーダとしては、図６（ａ）に示すように、２極着磁されたリング状マグネットを備えたものが知られている。この形式の磁気エンコーダ１では、検出対象の回転体（図示せず）と一体回転するように２極着磁されたリング状マグネット２が取り付けられる。リング状マグネット２の外周面２ａには、円周方向に９０度の角度間隔で一対の磁気センサ３Ｘ、３Ｙが一定のギャップで対向配置される。【０００３】
回転体と共にリング状マグネット２が回転すると、磁気センサ３Ｘ、３Ｙからは、９０度位相のずれた正弦波状の検出信号が出力される。例えば、図６（ｂ）において太線で示すＸ相の検出信号が磁気センサ３Ｘから出力され、細線で示すＹ相の検出信号が磁気センサ３Ｙから出力される。【０００４】
このような９０度位相のずれた２相の検出信号は演算部４に供給される。演算部４では、検出信号の信号波形に基づきリング状マグネット２の回転角度を演算し、回転角度、回転方向などを表すエンコーダパルス信号を生成する。エンコーダパルス信号は、不図示の回転体の駆動制御回路などに供給される。【０００５】
このように構成された２極磁気エンコーダ１のリング状マグネット２は、図７（ａ）に示すように、磁性リング１２を矢印で示す平行磁場内に配置することにより着磁される。ここで、磁性リング１２の透磁率に比べて空気の透磁率が低い。一般的に用いられる磁性リング１２の透磁率は１．１〜１．３であるのに対して、空気の透磁率は１．０である。したがって、磁性リング１２を平行磁場に入れた状態においては、図７（ｂ）に示すように、磁性リング１２における内周面Ａおよび外周面Ｂにおいて磁束の方向に傾きが生じ、磁性リング１２の内部を通る磁束の方向が平行磁場に対して傾きを持つ。【０００６】
この状態で２極着磁されたリング状マグネット２の回転磁界を磁気センサで検出すると、着磁の際の磁束の僅かな傾きに起因して、その検出波形に奇数次高調波成分がノイズとして表れる。この結果、当該リング状マグネット２を用いて図６（ａ）に示す磁気エンコーダを製作した場合には、このノイズ成分の影響を受けて、回転角度の検出精度が悪化するという弊害が起きる。
【発明の開示】
【０００７】
本発明の目的は、この点に鑑みて、リング状マグネットの２極着磁を適切に行うことのできる着磁方法を提案することにある。
【０００８】
また、本発明の目的は、適切に２極着磁されたリング状マグネットを用いて精度良く回転角度などを検出可能な磁気エンコーダを提案することにある。
【０００９】
上記の目的を解決するために、本発明によるリング状マグネットの着磁方法は、磁性材料からなるリングの内周面を覆う状態に、当該リングとほぼ同一の透磁率の内挿材を当該リングに装着する内挿材装着工程と、この状態で、前記リングをその直径方向に平行磁束が延びる状態となるように平行磁場内に配置して当該リングの２極着磁を行う着磁工程とを含むことを特徴としている。
【００１０】
前記内挿材としては、前記リングに嵌め込み可能な外径寸法の円筒形状あるいは円柱形状のものを用いることができる。
【００１１】
本発明による着磁方法では、磁性リングの内周面がほぼ同一の透磁率の内挿材で覆われた状態で２極着磁が行われる。したがって、磁性リングの内周面が透磁率の異なる空気との界面となっている場合とは異なり、当該内周面において磁束の方向が折れ曲がることを回避できる。よって、磁性リング内に形成される磁束の平行磁場に対する傾きを抑制できる。
【００１２】
このようにして２極着磁されたリング状マグネットを用いた磁気センサでは、当該マグネットの回転磁界の検出出力に含まれる高調波ノイズが抑制される。したがって、本発明の方法により２極着磁されたリング状マグネットを用いれば、当該リング状マグネットの着磁状態に起因する磁気エンコーダの検出精度の低下を抑制できる。
【００１３】
次に、本発明によるリング状マグネットの着磁方法は、磁性材料からなるリングの外周面を覆う状態に、当該リングとほぼ同一の透磁率の外挿材を当該リングに装着する外挿材装着工程と、前記外挿材が装着された状態で、前記リングをその直径方向に平行磁束が延びる状態となるように平行磁場内に配置して当該リングの２極着磁を行う着磁工程とを含むことを特徴としている。
【００１４】
前記外挿材としては、前記リングを嵌め込み可能な内径寸法の円形中空部を備えた筒状のものを用いることができる。
【００１５】
本発明による着磁方法では、磁性リングの外周面がほぼ同一の透磁率の外挿材で覆われた状態で２極着磁が行われる。したがって、磁性リングの外周面が透磁率の異なる空気との界面となっている場合とは異なり、当該外周面において磁束の方向が折れ曲がることを回避できる。よって、磁性リング内に形成される磁束の平行磁場に対する傾きを抑制できる。
【００１６】
このようにして２極着磁されたリング状マグネットを用いた磁気センサでは、当該マグネットの回転磁界の検出出力に含まれる高調波ノイズが抑制される。したがって、本発明の方法により２極着磁されたリング状マグネットを用いれば、当該リング状マグネットの着磁状態に起因する磁気エンコーダの検出精度の低下を抑制できる。
【００１７】
次に、本発明による着磁方法は、上記の内挿材装着工程と、上記の外挿材装着工程と、上記の着磁工程とを含むことを特徴としている。内挿材装着工程および外挿材装着工程は、同時に行ってもよいし、前後して行うようにしてもよい。
【００１８】
本発明による着磁方法では、磁性リングの内周面および外周面が、ほぼ同一の透磁率の内挿材および外挿材で覆われた状態で２極着磁が行われる。したがって、磁性リングの内周面および外周面が透磁率の異なる空気との界面となっている場合とは異なり、磁性リングにおける内周面および外周面における磁束の傾きが殆ど無くなり、磁性リング内に形成される磁束は実質的に平行磁場の方向と同一になる。
【００１９】
このように２極着磁されたリング状マグネットを用いた磁気センサでは、当該マグネットの回転磁界の検出出力には、マグネットの着磁状態に起因して発生する高調波ノイズが殆ど含まれない。したがって、本発明の方法により２極着磁されたリング状マグネットを用いれば、検出精度の高い磁気エンコーダを実現できる。
【００２０】
一方、本発明による磁気エンコーダは、
回転体に同軸状態に取り付けた２極着磁されたリング状マグネットと、
前記リング状マグネットの外周面に所定のギャップで対峙していると共に、当該外周面の円周方向に沿って９０度の角度間隔で配置されている一対の磁気センサと、
前記磁気センサの出力に基づきエンコーダ信号を生成する演算部とを有し、
前記リング状マグネットが上記の本発明による着磁方法によって着磁されたリング状マグネットであることを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）は本発明を適用した実施の形態１のリング状マグネットの着磁方法を示す説明図であり、（ｂ）は磁性リングを通る磁束の状態を示す説明図である。
【図２】（ａ）は図１の着磁方法に用いる内挿材の別の例を示す説明図であり、（ｂ）は磁性リングを通る磁束の状態を示す説明図である。
【図３】（ａ）は本発明を適用した実施の形態２のリング状マグネットの着磁方法を示す説明図であり、（ｂ）は磁性リングを通る磁束の状態を示す説明図である。
【図４】（ａ）は図３の着磁方法に用いる外挿材の別の例を示す説明図であり、（ｂ）は磁性リングを通る磁束の状態を示す説明図である。
【図５】（ａ）は図３の着磁方法に用いる外挿材の更に別の例を示す説明図であり、（ｂ）は磁性リングを通る磁束の状態を示す説明図である。
【図６】（ａ）は２極着磁されたリング状マグネットを備えた磁気エンコーダを示す概略構成図であり、（ｂ）はその一対の磁気センサの検出波形を示す波形図である。
【図７】従来の着磁方法の問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  磁気エンコーダ
２  リング状マグネット
３Ｘ、３Ｙ  磁気センサ
４  演算部
２０、３０、４０  ２極着磁されたリング状マグネット
２１、４１  磁性リング
２１ａ、４１ａ  磁性リングの円形中心孔
２１ｂ、４１ｂ  磁性リングの内周面
４１ｃ  磁性リングの外周面
２２、３２、４２  内挿材
３２ａ  中心孔
４３、５３、６３  外挿材
４３ａ  円形中空部
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した磁気エンコーダ用のリング状マグネットの着磁方法を説明する。【００２４】
（実施の形態１）
図１はリング状マグネットの着磁方法の一例を示す説明図である。図１（ａ）に示すように、円形中心孔２１ａが形成された磁性リング２１を製造する。また、この磁性リング２１とほぼ同一の透磁率を有する素材から、円形中心孔２１ａに着脱可能な状態で嵌め込むことのできる外径寸法の円柱状内挿材２２を製造する。例えば、磁性リング２１と同一の素材により、同一の透磁率を有する円柱状内挿材２２を製造する。円柱状内挿材２２の厚さ（軸線方向の長さ）は磁性リング２１と同一あるいは長くすることが望ましい。【００２５】
次に、磁性リング２１の円形中心孔２１ａに円柱状内挿材２２を嵌め込む（内挿材装着工程）。この結果、磁性リング２１の円形内周面２１ｂは円柱状内挿材２２によって覆われた状態になる。【００２６】
次に、円柱状内挿材２２が装着された状態の磁性リング２１を、図１（ａ）に矢印で示す平行磁場内に入れる。この状態においては、図１（ｂ）において矢印で示すように、磁性リング２１の内周面２１ｂを介して磁束が折れ曲がることなく通過する。したがって、磁性リング２１の内部を通る磁束は、従来のように磁性リング２１のみを平行磁場に入れた場合に比べて、平行磁場の方向との傾きが抑制され、ほぼ直線状に形成される。この状態で磁性リング２１を２極着磁することにより、リング状マグネット２０が得られる（着磁工程）。【００２７】
このようにして着磁したリング状マグネット２０を、図６に示す磁気エンコーダ１のリング状マグネット２として用いたところ、一対の磁気センサ３Ｘ、３Ｙの検出波形には奇数次高調波成分が僅かに含まれるのみである。したがって、当該ノイズ成分に起因する磁気エンコーダ１の検出精度の低下を抑制できる。【００２８】
ここで、円柱状内挿材２２の代わりに、図２（ａ）に示すように、中心孔３２ａが形成された円筒状内挿材３２を用いることもできる。この場合においても、円筒状内挿材３２は、磁性リング２１と実質的に同一の透磁率を有する素材から形成される。あるいは、磁性リング２１と同一の素材から形成される。また、円筒状内挿材３２の中心孔３２ａは、磁性リング２１を通る磁束線が傾かない程度の大きさにしておく必要がある。このような円筒状内挿材３２を用いた場合においても、図２（ｂ）に示すように、平行磁場の方向に対する磁性リング２１を通る磁束線の傾きが抑制される。よって、円筒状内挿材３２を用いて着磁したリング状マグネット３０を用いた場合においても磁気エンコーダの検出精度の低下を抑制できる。【００２９】
（実施の形態２）
図３は、本発明によるリング状マグネットの着磁方法の別の例を示す説明図である。本例の方法では、図３（ａ）に示すように、円形中心孔４１ａが形成された磁性リング４１を製造する。また、この磁性リング４１とほぼ同一の透磁率を有する素材から、円形中心孔４１ａに着脱可能な状態で嵌め込むことのできる外径寸法の円柱状内挿材４２を製造する。例えば、磁性リング４１と同一の素材により、同一の透磁率を有する円柱状内挿材４２を製造する。円柱状内挿材４２の厚さ（軸線方向の長さ）は磁性リング４１と同一あるいは長くすることが望ましい。【００３０】
さらに、磁性リング４１とほぼ同一の透磁率を有する素材から、磁性リング４１を着脱可能な状態で嵌め込むことのできる内径寸法の円形中空部４３ａを備えた矩形状の外挿材４３を製造する。例えば、磁性リング４１と同一の素材により、同一の透磁率を有する外挿材４３を製造する。外挿材４３の厚さ（軸線方向の長さ）は磁性リング４１と同一あるいは長くすることが望ましい。【００３１】
次に、磁性リング４１の円形中心孔４１ａに円柱状内挿材４２を嵌め込む（内挿材装着工程）。この結果、磁性リング４１の円形内周面４１ｂは円柱状内挿材４２によって覆われた状態になる。また、磁性リング４１を外挿材４３の円形中空部４３ａに嵌め込み、磁性リング４１の円形外周面４１ｃが外挿材４３により覆われた状態を形成する（外挿材装着工程）。内挿材４２および外挿材４３の装着は、同時に行っても良いし、外挿材４３の装着を先に行うようにしてもよい。【００３２】
この後は、内挿材４２および外挿材４３が装着された状態の磁性リング４１を、図３（ａ）に矢印で示す平行磁場内に入れる。この状態においては、図３（ｂ）において矢印で示すように、磁性リング４１の内周面４１ｂおよび外周面４１ｃを介して磁束が折れ曲がることなく通過する。したがって、磁性リング４１の内部を通る磁束は、実質的に平行磁場の方向と平行な直線状に形成される。この状態で磁性リング４１を２極着磁することにより、リング状マグネット４０が得られる（着磁工程）。【００３３】
このようにして着磁したリング状マグネット４０を、図６に示す磁気エンコーダ１のリング状マグネット２として用いたところ、一対の磁気センサ３Ｘ、３Ｙの検出波形には奇数次高調波成分が殆ど含まれず、当該ノイズ成分に起因する磁気エンコーダ１の検出精度の低下を回避できることが確認された。【００３４】
ここで、外挿材４３としては、図４（ａ）に示すように、矩形の四隅の角を円弧状に切り取った疑似矩形状の外挿材５３を用いることもできる。また、図５（ａ）に示すように、円筒状の外挿材６３を用いることもできる。いずれの場合においても、図４（ｂ）および図５（ｂ）にそれぞれ示すように、磁性リング４１の内部には、平行磁場の方向とほぼ平行な磁束が形成される。【００３５】
なお、内挿材４２としては、図２に示すような、中心孔３２ａが形成された内挿材３２を用いることもできる。【００３６】
本例の着磁方法では、磁性リング４１の内側および外側に、それぞれ、透磁率がほぼ同一の内挿材４２および外挿材４３を装着し、この状態で磁性リング４１を平行磁場に入れて２極着磁を行っている。この結果、磁性リング４１内には平行磁場の方向と実質的に平行な磁束が形成される。よって、本例によって製造したリング状マグネット４０を用いた磁気エンコーダでは、検出出力波形に、奇数次高調波ノイズが殆ど現れない。したがって、検出精度の高い磁気エンコーダを実現できる。【００３７】
（その他の実施の形態）
なお、磁性リングに外挿材のみを装着して２極着磁することも可能である。例えば、図３、４、５に示す外挿材４３、５３、６３のいずれかを磁性リング４１に装着し、この状態で２極着磁を行うことができる。このようにして着磁されたマグネットを用いた場合においても、磁性リングのみを平行磁場に入れて２極着磁されたマグネットを用いる場合に比べて、磁気エンコーダの検出精度を改善できる。
【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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