(57)【要約】【課題】小型・コンパクトで廉価なアブソリュート方式の磁気エンコーダを提案すること。【解決手段】磁気エンコーダ１０は、回転軸２の後端に固定した２極着磁されたマグネットリング１３と、これに同軸状態に対向配置した基板１４の表面に搭載されているＭＲセンサ１５およびホールセンサ１６とを有している。ＭＲセンサ１５からは１回転２周期の９０度位相のずれた２相信号が出力され、ホールセンサ１６からは１回転１周期の信号が出力され、これに基づき１回転内のアブソリュート位置を検出できる。基板１４はエンコーダケース１７の後端面１７ａに接着固定され、そこに形成した配線窓１７ｂからは、基板裏面の接続端子１８が露出している。薄型の廉価なアブソリュート方式の磁気エンコーダが得られる。【選択図】図２
2007113931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象の回転体と一体回転する二極マグネットと、
前記二極マグネットに対向配置したＭＲセンサおよびホールセンサとを有し、
前記ＭＲセンサは、直交配置された少なくとも一対の磁気抵抗効果素子エレメントを備え、前記マグネットリング１回転につき２周期の位相差９０度の２相の検出信号を出力するものであることを特徴とする磁気エンコーダ。
【請求項２】
請求項１において、
前記二極マグネットは、前記回転体に同軸状態で取り付けたマグネットリングであることを特徴とする磁気エンコーダ。
【請求項３】
請求項２において、
前記ＭＲセンサおよび前記ホールセンサは、前記マグネットリングに対して、その回転中心線の方向から対向配置されていることを特徴とする磁気エンコーダ。
【請求項４】
請求項３において、
前記マグネットリングに同軸状態で対向配置された基板を有し、
当該基板の表面に、前記ＭＲセンサおよび前記ホールセンサが搭載されていることを特徴とする磁気エンコーダ。
【請求項５】
一端が封鎖端面となっている筒状カバーを有し、
前記封鎖端面の内側に前記基板が接着固定され、
前記封鎖端面には配線窓が形成されており、
前記基板の裏面には、前記配線窓に対峙する部位に接続端子が配列されてい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、モータ回転軸の回転位置などを検出するためのロータリエンコーダに関し、特に、小型で廉価に構成可能なアブソリュート方式の磁気エンコーダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータに組み込まれているロータリエンコーダとしては光学式、磁気式など各種のものが知られている。モータの小型化、低コスト化を図るためには、ロータリエンコーダの小型化、低コスト化を図る必要がある。
【０００３】
ここで、磁気センサとして小型で安価なＭＲセンサが知られており、これを用いて磁気エンコーダを構成することが考えられる。ＭＲセンサとしては、その磁気抵抗効果素子のエレメントを直交配置することにより、９０度位相のずれたＡ相およびＢ相信号を出力するものが知られている。例えば、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）からなるＡＭＲセンサ（浜松光電株式会社製）が知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＭＲセンサを用いる場合には、１回転２周期のＡ相、Ｂ相の信号が出力されるので１回転のアブソリュート信号が得られない。このために、例えば、バイアス磁石を配置してＭＲセンサに対して４５度にバイアス磁界を掛けて、出力周期が半減された（１回転１周期の）信号を発生させるなどの工夫が必要である。
【０００５】
本発明の課題は、ＭＲセンサを用いたアブソリュート方式の磁気エンコーダの小型・コンパクト化および低コスト化を達成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の磁気エンコーダは、検出対象の回転体と一体回転する二極マグネットと、前記二極マグネットに対向配置したＭＲセンサおよびホールセンサとを有し、前記ＭＲセンサは、直交配置された少なくとも一対の磁気抵抗効果素子エレメントを備え、前記マグネットリング１回転につき２周期の位相差９０度の２相の検出信号を出力するものであることを特徴としている。
【０００７】
すなわち、ＭＲセンサからは１回転２周期のＡ、Ｂ相の信号が出力される。これらの信号からは１回転のアブソリュート信号を生成することができない。そこで、本発明では１個のホールセンサを配置し、ここから得られる１回転１周期の検出信号に基づき、１回転内でのアブソリュート位置を検出できるようにしている。
【０００８】
バイアス磁石などを配置する場合に比べて、磁気センサの小型・コンパクト化および低コスト化を達成できる。また、ＭＲセンサを用いずに、２個のホール素子を９０度の位相差となるように配置する場合には、ホール素子を精度良く配置する必要があるので、それらの設置位置の調整などが困難である。これに比べて、ＭＲセンサでは半導体プロセスによりそのエレメントを精度良く直交配列した状態に形成できるので、設置位置の調整、出力調整などが容易である。
【０００９】
ここで、前記二極マグネットとしては、前記回転体に同軸状態で取り付けたマグネットリングを用いることができる。
【００１０】
また、前記ＭＲセンサおよび前記ホールセンサを、前記マグネットリングに対して、その回転中心線の方向から対向配置すれば、磁気エンコーダの小径化および薄型化に有利である。例えば、前記マグネットリングに同軸状態で対向配置された基板の表面に、前記ＭＲセンサおよび前記ホールセンサを搭載すれば、小型化、薄型化を達成できる。
【００１１】
この場合には、磁気エンコーダのカバーの封鎖端面の内側に前記基板を接着固定し、前記封鎖端面に配線窓を形成し、前記基板の裏面に、前記配線窓に対峙する部位に接続端子を配列しておくことが望ましい。基板を接着固定することにより、ネジ止め式の場合に比べて基板取付のために必要なスペースが少なくて済み、小型化に有利である。また、カバーの封鎖端面に形成した配線窓から基板裏面の接続端子群を露出させておくことにより、配線引き回し用のスペースが不要となり、小型化に有利である。さらに、配線引き回しなどの作業が不要になるので、組立作業も効率良く短時間で行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の磁気エンコーダでは、１回転当たり２周期の２相信号を出力するＭＲセンサと、１個のホールセンサとを組み合わせることにより、小型で廉価なアブソリュート方式の磁気エンコーダを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１は本発明を適用した磁気エンコーダを備えたモータを示す縦断面図である。図２は磁気エンコーダを示す図であり、図２（Ａ）はその縦断面図であり、図２（Ｂ）は矢印Ｂの方向から見た図であり、図２（Ｃ）は図１の矢印Ｃの方向から見た図であり、図２（Ｄ）は磁気エンコーダの後端面を示す端面図である。
【００１５】
磁気エンコーダ付きモータ１は、回転軸２に取り付けられているロータマグネット３と、これを同心状に取り囲むステータ４とを備えている。これらは筒状のモータケース５の内部に配置されており、モータケース５の前側および後側の端板６、７によって回転軸２が回転自在の状態で支持されている。後側の端板７の後側には磁気エンコーダ１０が取り付けられている。
【００１６】
磁気エンコーダ１０は、端板７の後面に取り付けた磁気シールド円盤１１によって、モータ本体側と磁気的に仕切られており、端板７から後側に突出している回転軸２の後端部分に同軸状に取り付けた取付円盤１２に取り付けた二極着磁されたマグネットリング１３を有している。このマグネットリング１３の後側には、円盤状の基板１４が同軸状態で対向配置されており、この基板１４の表面にはＭＲセンサ１５およびホールセンサ１６が搭載されている。これらの磁気エンコーダ１０の構成部品は、端板７の外周縁部分に取り付けたカップ状のエンコーダケース１７によって覆われている。
【００１７】
図２（Ｂ）、（Ｃ）から分かるように、ＭＲセンサ１５は、円盤状の基板１４の表面の中心に搭載されており、ここには、直交配列した少なくとも一対の磁気抵抗効果素子のエレメントが形成されており、これらのエレメントによってブリッジ回路が構成されている。回転軸２と共に２極着磁されたマグネットリング１３が回転すると、回転磁界が発生し、ＭＲセンサ１５からは回転磁界の磁束方向の変化に応じて正弦波状に変化する１回転２周期の９０度位相のずれた２相信号が出力される。
【００１８】
ホールセンサ１６は、基板１４の表面におけるリングマグネット１３に対峙した部位に搭載されており、回転磁界の磁束強度の変化に伴って正弦波状に変化する１回転１周期の検出信号が出力される。
【００１９】
次に、基板１４は、エンコーダケース１７の封鎖端面１７ａの内側に接着固定されている。ネジ止めなどにより基板１４を取り付ける場合に比べて、基板を取り付けるために必要なスペースが少なくて済むので、磁気エンコーダ１０の小型・コンパクト化に有利である。
【００２０】
また、エンコーダケース１７の封鎖端面１７ａには、図２（Ｄ）に示すように、例えば１２０度の角度を張る円弧状の配線窓１７ｂが開いている。基板１４の裏面には、この配線窓１７ｂに対応する部位に、複数の外部配線用の接続端子１８が放射状に配列されている。したがって、配線窓１７ｂから露出している接続端子１８に、外側から配線をハンダ付けすることにより、配線作業が終了するので、配線作業が極めて簡単である。また、エンコーダ内部に配線を引き回して外部に引き出す必要がないので、配線用のスペースが不要となり、磁気エンコーダ１０の小型化、コンパクト化に有利である。
【００２１】
このように構成した磁気エンコーダ付きモータ１においては、その後端部分に組み込まれている磁気エンコーダ１０が、ＭＲセンサ１５とホールセンサ１６を用いて構成されている。ホールセンサ１６の出力に基づき１回転内のアブソリュート位置を検出できる。
【００２２】
また、ＭＲセンサ１５は廉価であり、半導体プロセスを利用して２相信号を発生させるためにエレメントを精度良く直交配列することができる。したがって、複数個のホールセンサを用いてアブソリュート方式の磁気エンコーダを構成する場合に比べて、組付け作業が簡単にでき、出力調整も簡単に行うことができ、コスト的にも有利である。さらに、バイアス磁界をＭＲセンサに掛けて１回転１周期の信号を得る場合に比べて、構造を小型・コンパクト化および低コスト化するのに有利である。
【００２３】
特に、本例の磁気エンコーダ１０においては、マグネットリング１３に対して、ＭＲセンサ１５およびホールセンサ１６が搭載されている円盤状の基板１４を同軸状に対向配置してある。したがって、外周側に磁気センサを配置する場合に比べて、磁気エンコーダ１０の小径化に有利である。また、共通の基板１４の表面（同一の平面）に双方のセンサ１５、１６が配置されているので、磁気エンコーダ１０の薄型化にも有利である。これに加えて、基板１４がエンコーダケース１７に接着固定され、エンコーダケース１７から基板１４の接続端子１８が外部に露出しているので、基板固定および配線のためのスペースが少なくて済むので、磁気エンコーダ１０の薄型化に有利である。
【００２４】
したがって、本例の磁気エンコーダ１０が組み込まれたモータ１は、光学式のロータリエンコーダなどが組み込まれているモータに比べて、その全長を大幅に短くでき、狭い場所に設置する場合などに有利である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を適用した磁気エンコーダ付きモータの縦断面図である。
【図２】図１の磁気エンコーダを示す図であり、（Ａ）はその縦断面図であり、（Ｂ）は矢印Ｂの方向から見た図であり、（Ｃ）は矢印Ｃの方向から見た場合の図であり、（Ｄ）は磁気エンコーダの後端面を示す端面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    磁気エンコーダ付きモータ
２    回転軸
３    ロータマグネット
４    ステータ
５    モータケース
６、７  端板
１０  磁気エンコーダ
１１  磁気シールド円盤
１２  取付円盤
１３  マグネットリング
１４  基板
１５  ＭＲセンサ
１６  ホールセンサ
１７  エンコーダケース
１７ａ  封鎖端面
１７ｂ  配線窓
１８  接続端子
【図１】
2007113931.tif 000003
【図２】
2007113931.tif 000004