【手続補正書】
【提出日】平成22年6月24日(2010.6.24)
【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】
回転運動と直動運動が可能となるよう支持された軸と、
前記軸に固定された永久磁石と、
前記永久磁石に空隙を介して対向し、固定体に取り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、
前記磁界検出素子は、前記永久磁石の回転方向側面において、検出信号が相互に９０度の位相差を有する位置に２個配置され、
前記永久磁石は、前記磁界検出素子が検出する磁束密度が前記軸の回転運動に応じて正弦波状に変化し、かつ、前記磁束密度の振幅が前記軸の直動運動に応じて線形特性又は一価関数の非線形特性で変化するように形成され、
前記信号処理回路は、前記磁界検出素子からの２検出信号から回転位置と直動位置を求める、位置検出装置。
【請求項２】
前記永久磁石は、前記軸と垂直な方向に２極着磁され、かつ、前記軸と平行な方向における位置に応じて該軸と垂直な方向の半径が異なる形状を有する、請求項１記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記永久磁石は、前記軸と垂直な方向に２極着磁され、かつ、前記軸と平行な方向に磁束密度が変化するように着磁される、請求項１記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記永久磁石は、前記軸と平行な方向に円錐台形状を有する、請求項２記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記円錐台形状の永久磁石の稜線を、凹曲面、凸曲面、又は、凹曲面及び凸曲面の組み合わせ形状とした、請求項４記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記永久磁石は、各永久磁石の極が同じ方向に向くように前記軸方向に並べられた複数の永久磁石を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記永久磁石は、各永久磁石の極が同じ方向に向くように前記軸方向に並べられた複数の永久磁石を有し、
前記複数の永久磁石は、並べられた状態における稜線が円錐台形状となるように、前記軸と垂直な方向の半径が異なる、請求項４〜５のいずれか１項に記載の位置検出装置。
【請求項８】
前記信号処理回路は、
前記２個の磁界検出素子の２つの検出信号の比の逆正接演算から回転位置を検出し、
前記磁束密度が線形特性を有する場合には、前記２つの検出信号の二乗和の平方根演算により直動位置を検出し、
前記磁束密度が非線形特性を有する場合には、更に前記一価関数の逆関数を計算することにより直動位置を検出する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の位置検出装置。
【請求項９】
前記永久磁石は、焼結磁石またはボンド磁石で成形の後、前記軸に対して垂直方向に２極着磁した、請求項１〜８のいずれか１項に記載の位置検出装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の位置検出装置を有する回転直動モータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
一観点による本発明は、回転運動と直動運動が可能となるよう支持された軸と、
前記軸に固定された永久磁石と、
前記永久磁石に空隙を介して対向し、固定体に取り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位置検出装置において、前記磁界検出素子は前記永久磁石の回転方向側面に２個配置され、
２個の磁界検出素子からの検出信号は９０度の位相差をもち、
前記磁界検出素子が検出する磁束密度は前記軸の回転方向に対して正弦波状に変化し、
直動方向に対して磁束密度の振幅が位置に関して変化するように構成した磁気回路を備え、
前記磁界検出素子からの２検出信号から回転位置と直動位置を求める。
また、上記発明は、前記２個の磁界検出素子の２つの検出信号の比の逆正接演算から回転位置を、また前記２つの検出信号の二乗和の平方根演算により直動位置を検出してもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、上記発明は、前記永久磁石は前記軸の直動方向に円錐台形状となっており、前記軸に対して垂直方向に２極着磁されてもよい。
また、上記発明は、前記永久磁石を焼結磁石またはボンド磁石で円錐台形状に成形の後、前記軸に対して垂直方向に２極着磁されてもよい。
また、上記発明は、前記永久磁石は複数個の永久磁石が前記軸の直動方向に並べて配置され、各々の前記永久磁石は前記軸に対して垂直方向に２極着磁され、各々の前記永久磁石の極は同じ方向になるように並べられ、各々の前記永久磁石の半径は前記軸の直動方向とともに変えられており、前記軸の直動方向に並べたときに前記複数の永久磁石が形成する稜線が円錐台形状になるようにしてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、上記発明は、前記円錐台形状の永久磁石の稜線を凹曲面としてもよい。
また、上記発明は、前記円錐台形状の永久磁石の稜線を凸曲面としてもよい。
また、上記発明は、前記円錐台形状の永久磁石の稜線を凹曲面と凸曲面を組み合わせた形状としてもよい。
また、上記発明は、前記軸がモータの回転軸であってもよい。
また、他の観点による本発明は、前記位置検出装置を搭載した回転直動モータであってもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、更に他の観点による本発明は、回転運動と直動運動が可能となるよう支持された軸と、前記軸に固定された円筒状の永久磁石と、前記永久磁石に空隙を介して対向し、固定体に取り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位置検出装置において、前記磁界検出素子は前記永久磁石の回転方向側面に２個配置され、２個の磁界検出素子からの検出信号は９０度の位相差をもち、前記円筒状の永久磁石は磁界検出素子が検出する磁束密度が前記軸の回転方向に対して正弦波状に変化し、
直動方向に対しては磁束密度の振幅が位置に関して線形特性又は一価関数の非線形特性で変化するように着磁されており、前記磁界検出素子からの２検出信号から回転位置と直動位置を求める。
また、上記発明は、前記永久磁石は焼結磁石またはボンド磁石で円筒形状に成形の後、前記軸に対して垂直方向に２極着磁してもよい。
また、更に他の観点による本発明は、前記２個の磁界検出素子の２つの検出信号の比の逆正接演算から回転位置を検出し、直動位置検出に関し、前記磁束密度特性が線形特性の場合は前記２つの検出信号を二乗和の平方根演算して得られる値から直動位置を検出し、前記磁束密度が前記非線形特性の場合は更に前記一価関数の逆関数を計算することにより直動位置を検出する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
以上、本発明によると、磁界検出素子が検出する磁束密度が円周方向には正弦波状に変化し、軸の軸方向に向かって直線状に変化するようにし、磁界検出素子は９０度間隔で２個設けられており、軸の回転位置を２つの検出信号の比の逆正接演算から、また軸の直動位置を２つの検出信号の二乗和の平方根演算により求めることができるので、磁気式エンコーダを小型化することができる。
また、構成が単純なため組み立て精度や軸受のあそびの影響による検出誤差を小さくすることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、本発明によると、前記永久磁石は軸の軸方向に円錐台形状となっており、２極着磁されている場合、磁束密度が回転方向には正弦波状に変化し、軸の直動方向に直線状に変化するように分布させることが可能になる。
また、本発明によると、前記永久磁石を焼結磁石またはボンド磁石を用いる場合、容易に成形することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、本発明によると、前記永久磁石は複数の永久磁石を軸の直動方向に並べて構成され、それぞれの永久磁石は２極着磁されており、それぞれの永久磁石の極は同じ方向になるように並べられ、それぞれの永久磁石の半径は軸の直動方向とともに変えられており、軸の直動方向に並べたときに円錐台形状になるようにした場合、磁束密度が円周方向には正弦波状に変化し、軸の直動方向に向かって直線状に変化するように分布させることができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、本発明によると、円錐台の稜線を曲線形状とする場合、軸方向位置に対する磁束密度変化の直線性を向上させることが可能になる。
また、本発明によると、軸をモータの回転軸を用い直接に磁石を取り付ける場合、小型に構成できる。
また、本発明によると、小型の位置検出装置を取付ける場合、回転直動モータ自体を小型に構成できる。
また、本発明によると、永久磁石を円筒形状にする場合、容易に製造することができる。また、軸の直動方向の移動ストロークを長くすることができる。
また、本発明によると、軸方向の特性が非線形特性であっても一価関数で表される特性である場合、補正することで高精度の直動位置を測定できる。