(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体に取付けられ、前記回転体の軸方向と垂直な一方向に磁化された円板状またはリング状の永久磁石と、前記永久磁石に空隙を介して対向するように固定体に取付けられた磁界検出素子と、前記磁界検出素子からの信号を処理する信号処理回路とを備えた磁気式エンコーダにおいて、
前記磁界検出素子は、９０度おきに順に配置されたＡ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサと、前記Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサに対してそれぞれα＝３６０／Ｎ又はα＝１８０／Ｎ（但し、Ｎは３以上の奇数）の位置に配置されたＣ１、Ｄ１、Ｃ２及びＤ２相ホールセンサとを備え、
Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサの出力と前記Ｃ１、Ｄ１、Ｃ２及びＤ２相ホールセンサの出力をそれぞれ並列に接続したことを特徴とする磁気式エンコーダ装置。
【請求項２】
回転体に取付けられ、前記回転体の軸方向と垂直な一方向に磁化された円板状またはリング状の永久磁石と、前記永久磁石に空隙を介して対向するように固定体に取付けられた磁界検出素子と、前記磁界検出素子からの信号を処理する信号処理回路とを備えた磁気式エンコーダにおいて、
前記磁界検出素子は、９０度おきに順に配置されたＡ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサと、前記Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサに対してそれぞれα＝３６０／Ｎ又はα＝１８０／Ｎ（但し、Ｎは３以上の奇数）の位置に配置されたＣ１、Ｄ１、Ｃ２及びＤ２相ホールセンサとを備え、
Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサの出力と前記Ｃ１、Ｄ１、Ｃ２及びＤ２相ホールセンサの出力をそれぞれ直列に接続したことを特徴とする磁気式エンコーダ装置。
【請求項３】
前記Ｎが３であることを特徴とする請求項１又は２記載の磁気式エンコーダ装置。
【請求項４】
前記Ｎが５であることを特徴とする請求項１又は２記載の磁気式エンコーダ装置。
【請求項５】
回転体に取付けられ、前記回転体の軸方向と垂直な一方向に磁化された円板状またはリング状の永久磁石と、前記永久磁石に空隙を介して対向するように固定体に取付けられた磁界検出素子と、前記磁界検出素子からの信号を処理する信号処理回路とを備えた磁気式エンコーダにおいて、
前記磁界検出素子は、９０度おきに順に配置されたＡ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサと、前記Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサに対してそれぞれα１＝３６０／Ｎ１又はα１＝１８０／Ｎ１（但し、Ｎ１は３以上の奇数）の位置に配置されたＣ１、Ｄ１、Ｃ２及びＤ２相ホールセンサと前記Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサに対してそれぞれα２＝３６０／Ｎ２又はα２＝１８０／Ｎ２（但し、Ｎ２は前記Ｎ１と異なる３以上の奇数）の位置に配置されたＥ１、Ｆ１、Ｅ２及びＦ２相ホールセンサとを備え、
前記Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサの出力と、前記Ｃ１、Ｄ１、Ｃ２及びＤ２相ホールセンサの出力と、前記Ｅ１、Ｆ１、Ｅ２及びＦ２相ホールセンサの出力とをそれぞれ並列に接続したことを特徴とする磁気エンコーダ装置。
【請求項６】
回転体に取付けられ、前記回転体の軸方向と垂直な一方向に磁化された円板状またはリング状の永久磁石と、前記永久磁石に空隙を介して対向するように固定体に取付けられた磁界検出素子と、前記磁界検出素子からの信号を処理する信号処理回路とを備えた磁気式エンコーダにおいて、
前記磁界検出素子は、９０度おきに順に配置されたＡ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサと、前記Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサに対してそれぞれα１＝３６０／Ｎ１又はα１＝１８０／Ｎ１（但し、Ｎ１は３以上の奇数）の位置に配置されたＣ１、Ｄ１、Ｃ２及びＤ２相ホールセンサと前記Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサに対してそれぞれα２＝３６０／Ｎ２又はα２＝１８０／Ｎ２（但し、Ｎ２は前記Ｎ１と異なる３以上の奇数）の位置に配置されたＥ１、Ｆ１、Ｅ２及びＦ２相ホールセンサとを備え、
前記Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサの出力と、前記Ｃ１、Ｄ１、Ｃ２及びＤ２相ホールセンサの出力と、前記Ｅ１、Ｆ１、Ｅ２及びＦ２相ホールセンサの出力とをそれぞれ直列に接続したことを特徴とする磁気エンコーダ装置。
【請求項７】
前記Ｎ１が３、Ｎ２が５であることを特徴とする請求項５又は６記載の磁気式エンコーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットや工作機などに使用するサーボモータの回転位置を検出する磁気式エンコーダ装置に関する。  
【背景技術】
【０００２】
従来、円形の磁石の外周上に着磁し、この磁石と空隙を隔てて対向し、互いに９０度離れた位置にホール素子を配置した位置検出器が開示されている（例えば特許文献１参照）。
図１０は、第１従来技術を示す磁気式エンコーダの構成図である。
図において、シャフト１１に取付けられた円板状の永久磁石２の外円には同心状に円筒形の磁性体３がある。つまり、磁石２と磁性体３は空隙を隔てて対向している。この空隙にホールセンサ４７、４８が９０度離れて取付けられ、永久磁石２の回転に伴う空隙の磁束密度の変化を検出し、回転位置を検出している。【０００３】
また、従来、回転軸と垂直な一方向に着磁された円板状の永久磁石に空隙を介して互いに周方向に機械角で６０度位相をずらした位置に６個の磁界検出素子を配置し、偶数次と３次の高調波成分を除去する磁気式エンコーダ装置が開示されている（例えば特許文献２参照）。【０００４】
図１１は、第２従来技術を示す磁気式エンコーダの構成図である。
図において、４１〜４６は固定体３０の内側に互いに機械角で６０度位相をずらした位置に配置された６個の磁界検出素子である。
磁界検出素子４１〜４６は機械角で１８０度位相がずれた位置に設けた２個１対の磁界検出素子４１と４２、磁界検出素子４３と４４、及び磁界検出素子４５と４６の計３対のもので構成されている。【０００５】
図１２は、本従来技術の信号処理回路のブロック図である・
図において、５１〜５３は第１差動増幅器で、第１差動増幅器５１は磁界検出素子４１の出力信号Ｖ４１と磁界検出素子４２の出力信号Ｖ４２の差動信号を演算し、第１差動増幅器５２は磁界検出素子４３の出力信号Ｖ４３と磁界検出素子４４の出力信号Ｖ４４の差動信号を演算し、第１差動増幅器５３は磁界検出素子４５の出力信号Ｖ４５と磁界検出素子４６の出力信号Ｖ４６の差動信号を演算する。前記第１差動増幅器５１〜５３は、１８０度対向位置にある１対の磁界検出素子同士の出力信号の差を取ることにより、偶数次高調波成分を除去するものである。
５４、５５は第２差動増幅器で、それぞれ第１差動増幅器５１と５２、第１差動増幅器５２と５３の差動信号を演算している。偶数時の高調波成分を除去した後の差動出力信号を２つずつ組み合わせて和を取ることにより、差動出力信号に含まれる残りの３次の高調波成分を除去するものである。第２差動増幅器５４、５５の出力信号Ｖa、Ｖbは正弦波、余弦波の関係になっており、角度演算回路５６によって両信号のｔａｎ−１（Ｖa／Ｖb）演算を行い、回転角度θを算出している。
【特許文献１】特開昭５８−１６２８１３号公報
【特許文献２】特開２００１-３３２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
また、第１従来技術に開示された磁気式エンコーダは、円形の磁石の外周上に着磁し、空隙を隔てホール素子を配置しているが、磁束密度分布が歪みを持つ場合、ホール素子の検出信号に高調波成分を含むため検出角度精度が悪くなるという問題があった。
また、第２従来技術に開示された磁気式エンコーダは、互いに周方向に機械角で６０度位相がずれている磁界検出素子を６個配置し、１８０度対向する位置にある磁界検出素子同士の差動信号を検出することによって偶数次の高調波成分をキャンセルすると共に、この差動出力信号を組み合わせて３次の高調波成分を除去している。
しかしながら、磁界検出素子数が４個から６個に増え、磁界検出素子から信号処理回路へ接続するリード本数が増えるため、信頼性が悪くなり作業性も悪くなるという問題があった。また、３次を超える奇数次の高調波成分を除去することができないため、高精度化に対して限界があった。【０００７】
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、磁界検出素子から信号処理回路へのリード線数を増加することなく高次の高調波成分を抑制できる高精度の磁気式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】
【０００８】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、回転体に取付けられ、前記回転体の軸方向と垂直な一方向に磁化された円板状またはリング状の永久磁石と、前記永久磁石に空隙を介して対向するように固定体に取付けられた磁界検出素子と、前記磁界検出素子からの信号を処理する信号処理回路とを備えた磁気式エンコーダにおいて、前記磁界検出素子は、９０度おきに順に配置されたＡ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサと、前記Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサに対してそれぞれα＝３６０／Ｎ又はα＝１８０／Ｎ（但し、Ｎは３以上の奇数）の位置に配置されたＣ１、Ｄ１、Ｃ２及びＤ２相ホールセンサとを備え、Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサの出力と前記Ｃ１、Ｄ１、Ｃ２及びＤ２相ホールセンサの出力をそれぞれ並列に接続したことを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、回転体に取付けられ、前記回転体の軸方向と垂直な一方向に磁化された円板状またはリング状の永久磁石と、前記永久磁石に空隙を介して対向するように固定体に取付けられた磁界検出素子と、前記磁界検出素子からの信号を処理する信号処理回路とを備えた磁気式エンコーダにおいて、前記磁界検出素子は、９０度おきに順に配置されたＡ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサと、前記Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサに対してそれぞれα＝３６０／Ｎ又はα＝１８０／Ｎ（但し、Ｎは３以上の奇数）の位置に配置されたＣ１、Ｄ１、Ｃ２及びＤ２相ホールセンサとを備え、Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサの出力と前記Ｃ１、Ｄ１、Ｃ２及びＤ２相ホールセンサの出力をそれぞれ直列に接続したことを特徴としている。
また、請求項３に記載の発明は、前記Ｎが３であることを特徴としている。
また、請求項４に記載の発明は、前記Ｎが５であることを特徴としている。
また、請求項５に記載の発明は、回転体に取付けられ、前記回転体の軸方向と垂直な一方向に磁化された円板状またはリング状の永久磁石と、前記永久磁石に空隙を介して対向するように固定体に取付けられた磁界検出素子と、前記磁界検出素子からの信号を処理する信号処理回路とを備えた磁気式エンコーダにおいて、前記磁界検出素子は、９０度おきに順に配置されたＡ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサと、前記Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサに対してそれぞれα１＝３６０／Ｎ１又はα１＝１８０／Ｎ１（但し、Ｎ１は３以上の奇数）の位置に配置されたＣ１、Ｄ１、Ｃ２及びＤ２相ホールセンサと前記Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサに対してそれぞれα２＝３６０／Ｎ２又はα２＝１８０／Ｎ２（但し、Ｎ２は前記Ｎ１と異なる３以上の奇数）の位置に配置されたＥ１、Ｆ１、Ｅ２及びＦ２相ホールセンサとを備え、前記Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサの出力と、前記Ｃ１、Ｄ１、Ｃ２及びＤ２相ホールセンサの出力と、前記Ｅ１、Ｆ１、Ｅ２及びＦ２相ホールセンサの出力とをそれぞれ並列に接続したことを特徴としている。
また、請求項６に記載の発明は、回転体に取付けられ、前記回転体の軸方向と垂直な一方向に磁化された円板状またはリング状の永久磁石と、前記永久磁石に空隙を介して対向するように固定体に取付けられた磁界検出素子と、前記磁界検出素子からの信号を処理する信号処理回路とを備えた磁気式エンコーダにおいて、前記磁界検出素子は、９０度おきに順に配置されたＡ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサと、前記Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサに対してそれぞれα１＝３６０／Ｎ１又はα１＝１８０／Ｎ１（但し、Ｎ１は３以上の奇数）の位置に配置されたＣ１、Ｄ１、Ｃ２及びＤ２相ホールセンサと前記Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサに対してそれぞれα２＝３６０／Ｎ２又はα２＝１８０／Ｎ２（但し、Ｎ２は前記Ｎ１と異なる３以上の奇数）の位置に配置されたＥ１、Ｆ１、Ｅ２及びＦ２相ホールセンサとを備え、前記Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサの出力と、前記Ｃ１、Ｄ１、Ｃ２及びＤ２相ホールセンサの出力と、前記Ｅ１、Ｆ１、Ｅ２及びＦ２相ホールセンサの出力とをそれぞれ直列に接続したことを特徴としている。
また、請求項７に記載の発明は、前記Ｎ１が３、前記Ｎ２が５であることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明によると、９０度おきに順に配置した４個のホール素子に対してそれぞれ３６０／Ｎ又は１８０／Ｎに配置したホール素子を配置し、それぞれ並列に接続しているので、Ｎ次の高調波成分を抑制できる。
また、ホール素子の出力を並列に接続しているので、出力信号のリード本数は増えない。従って、信号処理回路へのリード本数を増やすこと無く、高精度の磁気式エンコーダ装置を提供することができる。
請求項２に記載の発明によると、９０度おきに順に配置した４個のホール素子に対してそれぞれ３６０／Ｎ又は１８０／Ｎに配置したホール素子を配置し、それぞれ直列に接続しているので、Ｎ次の高調波成分を抑制できると共に基本波成分の信号が大きくなるので出力信号のＳ／Ｎが向上する。
また、ホール素子の出力を直列に接続しているので、出力信号のリード本数は増えない。従って、信号処理回路へのリード本数を増やすこと無く、高精度の磁気式エンコーダ装置を提供することができる。
また、請求項５に記載の発明によると、９０度おきに順に配置した４個のホール素子に対してそれぞれ３６０／Ｎ１又は１８０／Ｎ１の配置と、３６０／Ｎ２又は１８０／Ｎ２の配置にホール素子を配置し、それぞれ並列に接続しているので、Ｎ１次とＮ２次の複数の次数の高調波成分を除去することができる。また、ホール素子の出力を並列に接続しているので、出力信号のリード本数は増えない。
従って、信号処理回路へのリード本数を増やすこと無く、高精度の磁気式エンコーダ装置を提供することができる。
また、請求項６に記載の発明によると、９０度おきに順に配置した４個のホール素子に対してそれぞれ３６０／Ｎ１又は１８０／Ｎ１の配置と、３６０／Ｎ２又は１８０／Ｎ２の配置にホール素子を配置し、それぞれ直列に接続しているので、Ｎ１次とＮ２次の複数の次数の高調波成分を除去することができると共に基本波成分の信号が大きくなるので出力信号のＳ／Ｎが向上する。
また、ホール素子の出力を直列に接続しているので、出力信号のリード本数は増えない。従って、信号処理回路へのリード本数を増やすこと無く、高精度の磁気式エンコーダ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施例を示す磁気式エンコーダ装置の位置信号検出部の構成図
【図２】本発明の第１実施例の磁気式エンコーダ装置のホールセンサの接続図
【図３】本発明の第１実施例の磁気式エンコーダ装置の検出原理を示すグラフ
【図４】本発明の第２実施例を示す磁気式エンコーダ装置のホールセンサの接続図
【図５】本発明の第２実施例の磁気式エンコーダ装置の検出原理を示すグラフ
【図６】本発明の第３実施例を示す磁気式エンコーダ装置の位置信号検出部の構成図
【図７】本発明の第４実施例を示す磁気式エンコーダ装置の位置信号検出部の構成図
【図８】本発明の第４実施例の磁気式エンコーダ装置のホールセンサの接続図
【図９】本発明の第５実施例を示す磁気式エンコーダ装置の位置信号検出部の構成図
【図１０】第１従来技術を示す磁気式エンコーダの構成図
【図１１】第２従来技術を示す磁気式エンコーダの構成図
【図１２】第２従来技術における磁気式エンコーダの信号処理回路のブロック図
【符号の説明】
【００１１】
１  回転体
１１  シャフト（回転軸）
２  永久磁石    
２１  リング型永久磁石
３  磁性体      
３０  固定体
４、４７、４８  ホールセンサ
４０  位置信号検出部
４１〜４６  磁界検出素子
５０、８０  信号処理回路
５１〜５３  第１差動増幅器
５４、５５  第２差動増幅器
５６、８７  角度演算回路
７０  位置信号検出部  
８１〜８６  差動増幅器  
９  電源
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の第１実施例を示す磁気式エンコーダ装置の位置信号検出部の構成図である。
図において、２は図示しない回転体に取付けられた永久磁石であり、図中矢印Ｍで示すような回転体の軸方向と垂直な一方向に磁化されている。矢印Ｒは回転方向を示す。４は永久磁石２の磁界を検出し電圧に変換するホールセンサである。
ホールセンサ４は、永久磁石２の周囲に空隙を介して９０度おきに順に配置されたＡ１相、Ｂ１相、Ａ２相、Ｂ２相ホールセンサと、Ａ１相、Ｂ１相、Ａ２相、Ｂ２相ホールセンサに対してそれぞれ６０度（α＝１８０／Ｎ、Ｎ＝３の場合に相当）位置に配置されたＣ１相、Ｄ１相、Ｃ２相、Ｄ２相ホールセンサの合計８個のホールセンサから構成されている。【００１４】
図２は、本実施例における磁気式エンコーダ装置のホールセンサの接続図である。
図において７０は８個のホールセンサからなる位置信号検出部である。また、ａはホールセンサ４の正入力端子、ｂは負入力端子、ｃは正出力端子、ｄは負出力端子を示す。８個ホールセンサの入力側は直列に接続され、信号処理回路８０に配置された電源９で駆動されている。
出力側は、互いに６０度にあるホールセンサを組として正出力端子同士及び負出力端子同士を接続した並列接続となっている。すなわち、Ａ１相ホールセンサとＣ１相ホールセンサについては、Ａ１相ホールセンサ正出力端子ｃとＣ１相ホールセンサ正出力端子ｃを接続し、Ａ１相ホールセンサ負出力端子ｄとＣ１相ホールセンサ負出力端子ｄを接続している。Ｂ１相ホールセンサとＤ１相ホールセンサ、Ａ２相ホールセンサとＣ２相ホールセンサ、Ｂ２相ホールセンサとＤ２相ホールセンサについても同様に接続されている。【００１５】
本発明が従来技術と異なる部分は、９０度おきに順に配置されたＡ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサに対してそれぞれ６０度位置にＣ１、Ｄ１、Ｃ２及びＤ２相ホールセンサを配置し、Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサとＣ１、Ｄ１、Ｃ２及びＤ２相ホールセンサの出力をそれぞれ並列に接続している点である。  
なお、この接続は、図２に示す位置信号検出部７０で行なうものであり、位置信号検出部から信号処理回路へのリード線の本数は、通常は信号線としてセンサ数×２と電源線２本が必要であり、第２従来技術のように６個のホールセンサを用いる場合、６×２＋２＝１４本必要であるが本実施例では１０本にまで削減できる。【００１６】
次に、動作について説明する。
永久磁石２が回転すると各ホールセンサ４は磁界の変化を検出し、１回転に１周期の正弦波状の信号を出力する。実際には、各ホールセンサからの出力信号は１回転に１周期の基本波信号のほかに偶数次及び奇数次の高調波成分を含んでいる。本実施例おいて３次及び偶数次の高調波成分を抑制できることを説明する。【００１７】
図３は本実施例のおける検出原理を示すグラフである。
図においてＶa1はＡ１相ホールセンサから得られる基本波の出力信号、Ｖc1はＣ１相ホールセンサから得られる基本波の出力信号、Ｖa3はＡ１相ホールセンサの出力信号がもつ３次高調波信号、Ｖc3はＣ１相ホールセンサの出力信号がもつ３次高調波信号である。Ｖac1はＡ１相ホールセンサとＣ１相ホールセンサの出力を並列接続したときの出力信号である。
本実施例では位置信号検出部７０において、Ａ１相とＣ１相ホールセンサは互いに機械角で６０度位置に配置し、両ホールセンサを並列に接続しているので、Ａ１相とＣ１相ホールセンサの出力信号に含まれる３次高調波成分はお互いに電気角で１８０度の位相差を持つことになり、３次高調波成分はキャンセルされる。すなわち、並列接続した出力端子間（端子ｃｄ間）からは３次高調波成分の小さい信号が得られる。
同様にしてＢ１相とＤ１相ホールセンサ、Ａ２相とＣ２相ホールセンサ、Ｂ２相とＤ２相ホールセンサにおいて、それぞれの並列接続した出力端子間は３次高調波成分の小さい信号となる。【００１８】
これらの並列接続された４組のホールセンサからの出力信号は、図２に示す信号処理回路８０において、それぞれ差動増幅器８１乃至８４で増幅された後、差動増幅器８１と８３からの出力信号は差動増幅器８５で差動増幅され、差動増幅器８２と８４からの出力信号は差動増幅器８６で差動増幅される。差動増幅器８１と８３からの出力信号及び差動増幅器８２と８４からの出力信号は、お互いに１８０度対向位置にあるホールセンサ組からの出力信号であり、差動増幅することによって偶数次の高調波成分が除去される。
差動増幅器８５からの出力信号Ｖａ及び差動増幅器８６からの出力信号Ｖｂは角度変換回路８７に入力される。Ｖａ及びＶｂは互いに９０度位相の異なる正弦波状の信号であり、ｔａｎ−１（Ｖａ／Ｖｂ）の演算によって角度信号θに変換される。【００１９】
このように、本実施例では、位置信号検出部において互いに６０度にあるホールセンサの出力端子を並列接続し、信号処理回路において１８０度対向位置にあるホールセンサ組からの出力信号を差動増幅しているので、３次及び偶数次の高調波成分が抑制され、少ないリード線数で、精度の良い角度信号が得られる。
【実施例２】
【００２０】
図４は、本発明の第２実施例を示す磁気式エンコーダ装置のホールセンサの接続図である。ホールセンサの配置については図１と同じである。
本実施例が第１実施例と異なる点は、互いに６０度にあるホールセンサを組として出力側を直列接続した点である。
図５は、本実施例における検出原理を示すグラフである。
図においてＶa1はＡ１相ホールセンサから得られる基本波の出力信号、Ｖc1はＣ１相ホールセンサから得られる基本波の出力信号、Ｖac1はＡ１相ホールセンサとＣ１相ホールセンサの出力を直列接続したときの出力信号である。Ｖac1は、Ｖa1とＶc1がベクトル合成された信号となり、Ｖa1、Ｖc1の約１．７倍の大きさの信号となる。
なお、第１実施例と同様に３次高調波成分はキャンセルされ、３次高調波成分の小さい信号が得られることは明らかである。
また、図示しないが、Ｂ１相とＤ１相ホールセンサ、Ａ２相とＣ２相ホールセンサ、Ｂ２相とＤ２相ホールセンサにおいても同様に、それぞれの直列接続した出力端子間には、３次高調波成分の小さい約１．７倍の基本波の出力信号を得ることができる。【００２１】
このように、本実施例では、３次高調波成分はキャンセルされるとともに、ホールセンサ単体の差動信号より約１．７倍の大きさの信号を得ることができるので、Ｓ／Ｎの良い出力信号を得ることができる。
【実施例３】
【００２２】
図６は、本発明の第３実施例を示す磁気式エンコーダ装置の位置信号検出部の構成図である。
図において、２は回転体（図示せず）に取付けられた永久磁石であり、図中矢印Ｍで示すような回転体の軸方向と垂直な一方向に磁化されている。４は永久磁石２の磁界を検出し電圧に変換するホールセンサである。
ホールセンサ４は、永久磁石２の周囲に空隙を介して９０度おきに順に配置されたＡ１相、Ｂ１相、Ａ２相、Ｂ２相ホールセンサと、Ａ１相、Ｂ１相、Ａ２相、Ｂ２相ホールセンサに対してそれぞれ３６度（α＝１８０／Ｎ、Ｎ＝５の場合に相当）位置に配置されたＣ１相、Ｄ１相、Ｃ２相、Ｄ２相ホールセンサの合計８個のホールセンサから構成されている。
本実施例が第１実施例と異なる点は、Ｃ１相、Ｄ１相、Ｃ２相、Ｄ２相ホールセンサをＡ１相、Ｂ１相、Ａ２相、Ｂ２相ホールセンサに対してそれぞれ３６度の位置に配置した点である。
なお、位置信号検出部におけるホールセンサの接続及び信号処理回路との接続は図２と同じである。【００２３】
本実施例では、組となるホールセンサを互いに機械角で３６度位置に配置し、両ホールセンサの出力を並列に接続しているので、組となるホールセンサの出力信号に含まれる５次高調波成分はお互いに電気角で１８０度の位相差を持つことになり、５次高調波成分はキャンセルされる。すなわち、並列接続した出力端子間（端子ｃｄ間）からは５次高調波成分の小さい信号が得られる。
なお、本実施例では組となるホールセンサの出力を並列に接続したが、直列に接続することにより組となるホールセンサの出力がベクトル合成され、ホールセンサ単体の約１．９倍の基本波の出力信号を得ることができる。【００２４】
また、７次以上の高調波を除去したい場合は、４つのホールセンサをそれぞれ９０度おきにＡ１相、Ｂ１相、Ａ２相、Ｂ２相としてホールセンサを配置し、α１＝３６０／Ｎ又はα２＝１８０／Ｎ、Ｎは７以上の整数とし、Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサに対してそれぞれα１又はα２度の位置にそれぞれＣ１、Ｄ１、Ｃ２及びＤ２相ホールセンサを配置し、
高調波成分がお互いに電気角で１８０度の位相差をもつように組となるホールセンサの出力を接続すれば良い。
【実施例４】
【００２５】
図７は、本発明の第４実施例を示す磁気式エンコーダ装置の位置信号検出部の構成図である。
図において、４つのホールセンサをそれぞれ９０度おきに順にＡ１相、Ｂ１相、Ａ２相、Ｂ２相として配置し、Ａ１相、Ｂ１相、Ａ２相、Ｂ２相ホールセンサに対してそれぞれ６０度（α＝１８０／Ｎ、Ｎ＝３の場合に相当）位置にＣ１相、Ｄ１相、Ｃ２相、Ｄ２相ホールセンサを配置し、Ａ１相、Ｂ１相、Ａ２相、Ｂ２相ホールセンサに対してそれぞれ３６度（α＝１８０／Ｎ、Ｎ＝５の場合に相当）位置にＥ１相、Ｆ１相、Ｅ２相、Ｆ２相ホールセンサを配置している。【００２６】
図８は、本実施例における磁気式エンコーダ装置のホールセンサの接続図である。
図において、Ａ１相、Ｃ１相及びＥ１相ホールセンサの３個のホールセンサを組としてそれぞれの正出力同士及び負出力同士を接続する形で３個のホールセンサの出力を並列接続している。Ｂ１相、Ｄ１相、Ｆ１相ホールセンサの組、Ａ２相、Ｃ２相、Ｅ２相ホールセンサの組、Ｂ２相、Ｄ２相、Ｆ２相ホールセンサの組についても同様に接続されている。【００２７】
このように、本実施例では、Ａ１相、Ｂ１相、Ａ２相、Ｂ２相ホールセンサに対して３次高調波成分をキャンセルする６０度の位置と５次高調波成分をキャンセルする３６度の位置にホールセンサをそれぞれ配置し、並列接続した信号を取り出しているので３次高調波成分及び５次高調波成分を除去することができる。
また、位置信号検出部から信号処理回路へのリード線の本数は、第１実施例、第２実施例と同様に１０本で良く、ホールセンサの増加による信頼性、作業性の低下が防止できる。【００２８】
なお、本実施例では３つのホールセンサの出力を並列に接続したが、直列に接続することにより３つのホールセンサの出力がベクトル合成され、ホールセンサ単体の約２．７倍の基本波の出力信号を得ることができる。
従って、Ｓ／Ｎを改善することができ、信頼性の高い高精度の磁気式エンコーダ装置を提供することができる。
【実施例５】
【００２９】
図９は、本発明の第５実施例を示す磁気式エンコーダ装置の位置信号検出部の構成図である。
図において、２１は図示しない回転体に取付けられたリング型永久磁石であり、図中矢印Ｍで示すような回転体の軸方向と垂直な一方向に磁化されている。４はリング型永久磁石２１の内側に空隙を介して配置されたホールセンサである。
本実施例が第３実施例と異なる点は、永久磁石２をリング形状永久磁石２１としている点である。これにより、回転しない中空形状のシャフトを有したアウタロータタイプのモータに適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、ロボットや工作機などに使用するサーボモータの回転位置を検出する磁気式エンコーダ装置として利用できる。
【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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【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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