(57)【要約】【課題】電磁ブレーキ付きモーターの回転位置を検出する磁気式アブソリュートエンコーダーの検出精度および信頼性を高めること。【解決手段】磁気式アブソリュートエンコーダー２０は２対のホール素子３１〜３４を備えた多極磁気エンコーダー２１と２対のホール素子４１〜４４を備えた２極磁気エンコーダー２２を備え、電磁ブレーキ９に隣接配置されている。各ホール素子３１〜３４の検出信号を合成することにより２極磁気エンコーダー２２および電磁ブレーキ９の洩れ磁束によるノイズを除去し、ホール素子４１〜４４の検出信号を合成して電磁ブレーキ９の洩れ磁束によるノイズを除去して検出精度を確保している。多極および２極の磁気エンコーダーの検出信号から算出したモーター回転軸の回転位置を比較して異常の発生を監視し、検出動作の信頼性を確保している。【選択図】図２
2012068049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モーター回転軸の回転を拘束するための電磁ブレーキに隣接に配置され、当該モーター回転軸の回転位置を検出するために用いる磁気式アブソリュートエンコーダーであって、
前記モーター回転軸に同軸状態に固定され、円形外周面に１組の磁極対が形成されている２極マグネットと、
前記２極マグネットの回転に伴って、１回転当たり１周期の２極側Ａ相信号、２極側Ｂ相信号、前記２極側Ａ相信号の反転信号である２極側Ａ（−）相信号、および、前記２極側Ｂ相信号の反転信号である２極側Ｂ（−）相信号を得るために配置した４つの２極側磁気検出素子と、
前記モーター回転軸における前記２極マグネットの隣接位置に同軸状態に固定され、円形外周面にＳ組の磁極対（Ｓ：２以上の整数）が形成されている多極マグネットと、
前記多極マグネットの回転に伴って、１回転当たりＳ周期の一対の多極側Ａ相信号および一対の多極側Ｂ相信号を得るために配置した少なくとも４つの多極側磁気検出素子と、
前記多極側磁気検出素子から得られる前記の各信号を合成して、多極側Ａ相合成信号および多極側Ｂ相合成信号を生成する多極側信号合成回路と、
前記２極側磁気検出素子から得られる前記の各信号を合成して、２極側Ａ相合成信号および２極側Ｂ相合成信号を生成する２極側信号合成回路とを有し、
前記２極側信号合成回路は、前記２極側Ａ相信号と前記２極側Ａ（−）相信号を加算することにより、これらの信号に含まれている前記電磁ブレーキからの洩れ磁束によるノイズ成分を除去し、前記２極側Ｂ相信号と前記２極側Ｂ（−）相信号を加算することにより、これらの信号に含まれている前記電磁ブレーキからの洩れ磁束によるノイズ成分を除去し、
前記多極側信号合成回路は、前記一対の多極側Ａ相信号を加算することにより、これらの信号に含まれている前記２極マグネットからの洩れ磁束によるノイズ成分を除去し、前記一対の多極側Ａ相信号の一方に、他方の反転信号を加算することにより、これらの信号に含まれている前記電磁ブレーキからの洩れ磁束によるノイズ成分を除去し、前記一対の多極側Ｂ相信号を加算することにより、これらの信号に含まれている前記２極マグネットからの洩れ磁束によるノイズ成分を除去し、前記一対の多極側Ｂ相信号の一方に、他方の反転信号を加算することにより、これらの信号に含まれる前記電磁ブレーキからの洩れ磁束によるノイズ成分を除去することを特徴とする磁気式アブソリュートエンコーダー。
【請求項２】
請求項１において、
前記多極側Ａ相合成信号および前記多極側Ｂ相合成信号を第１の検出周期でサンプリングして、前記モーター回転軸１回転内の絶対位置を表す多極側１回転絶対値、および、前記モーター回転軸の予め定めた原点からの回転数を表す多極側多回転値を算出する主演算回路と、
前記２極側Ａ相合成信号および前記２極側Ｂ相合成信号を前記第１の検出周期よりも長い第２の検出周期でサンプリングして、前記モーター回転軸１回転内の絶対位置を表す２極側１回転絶対位置、および、前記モーター回転軸の前記原点からの回転数を表す２極側多回転値を算出するバックアップ演算回路と、
主電源からの供給電力によって前記主演算回路および前記バックアップ演算回路を動作させ、前記主電源が遮断された場合には、バックアップ電源からの供給電力によって前記バックアップ演算回路のみを動作させる電源切替制御回路とを有していることを特徴とする磁気式アブソリュートエンコーダー。
【請求項３】
請求項２において、
前記主電源からの供給電力によって前記主演算回路および前記バックアップ演算回路が動作している場合に、前記第２の検出周期で、前記多極側１回転絶対値および前記２極側１回転絶対値を比較し、これらの値の差が予め定めた値以上の状態が予め定めた回数連続した場合には異常が発生したと判断する異常診断回路を有していることを特徴とする磁気式アブソリュートエンコーダー。
【請求項４】
請求項３において、
前記主演算回路は、前記２極側Ａ相合成信号および前記２極側Ｂ相合成信号を前記第１の検出周期でサンプリングして、前記モーター回転軸１回転内の絶対位置を表す第２の２極側１回転絶対位置を算出し、
前記異常診断回路は、前記多極側１回転絶対位置と前記第２の２極側１回転絶対位置を比較し、これらの値の差が予め定めた値以上の状態が予め定めた回数連続した場合には異常が発生したと判断することを特徴とする磁気式アブソリュートエンコーダー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸の１回転内の絶対位置および回転数を２組の磁気エンコーダーを用いて検出する磁気式アブソリュートエンコーダーに関する。さらに詳しくは、電磁ブレーキ付きモーターのモーター回転軸の回転位置を検出するために、モーター回転軸における電磁ブレーキに隣接した部位に組み付けられる磁気式アブソリュートエンコーダーに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転軸の絶対位置を精度良く検出するための磁気式アブソリュートエンコーダーとしては、２組の磁気エンコーダーを用いたものが知られている。特許文献１には、２極の磁気エンコーダーと６４極の磁気エンコーダーを用いた磁気式アブソリュートエンコーダーが提案されている。特許文献２には、２極の磁気エンコーダーと多極の磁気エンコーダーを用いて、２極の磁気エンコーダーの分解能および精度に影響されることなく高精度の絶対位置検出を行うことのできる磁気式アブソリュートエンコーダーが提案されている。一方、特許文献３には、通常動作時には高速かつ高精度で検出動作を行い、バックアップ時には低消費電力で検出動作を継続できる信頼性の高い磁気式アブソリュートエンコーダーが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平０６−１０８１３号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００８／１３６０５３号パンフレット
【特許文献３】特開２００８−１８０６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような磁気式アブソリュートエンコーダーは位置決めシステムなどに用いられるモーターの回転軸の回転位置を検出するために用いられる。位置決めシステムなどに用いられるモーターとしては、目標回転位置に位置決めされたモーター回転軸を当該位置に保持するための電磁ブレーキを備えたものが使用される。電磁ブレーキ付きモーターに用いる磁気式アブソリュートエンコーダーは、電磁ブレーキによる洩れ磁束に影響され、検出精度が低下するおそれがある。また、磁気式アブソリュートエンコーダーの２組の磁気エンコーダーは、モーター内部における限られた設置スペースに配置されるので、一方の磁気エンコーダーのマグネットからの洩れ磁束によって他方の磁気エンコーダーの検出精度が低下するおそれがある。さらに、位置決めの信頼性を高めるためには、上記の特許文献３に開示されているようにバックアップ用の検出システムを備えると共にシステムエラーを検出できることが望ましい。
【０００５】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、電磁ブレーキ付きモーターのモーター回転軸の回転位置を精度良く検出するために用いる信頼性の高い磁気式アブソリュートエンコーダーを提案することにある。
【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、本発明は、モーター回転軸の回転を拘束するための電磁ブレーキに隣接配置され、当該モーター回転軸の回転位置を検出するために用いる磁気式アブソリュートエンコーダーであって、
前記モーター回転軸に同軸状態に固定され、円形外周面に１組の磁極対が形成されている２極マグネットと、
前記２極マグネットの回転に伴って、１回転当たり１周期の２極側Ａ相信号、２極側Ｂ相信号、前記２極側Ａ相信号の反転信号である２極側Ａ（−）相信号、および、前記２極側Ｂ相信号の反転信号である２極側Ｂ（−）相信号を得るために配置した４つの２極側磁気検出素子と、
前記モーター回転軸における前記２極マグネットの隣接位置に同軸状態に固定され、円形外周面にＳ組の磁極対（Ｓ：２以上の整数）が形成されている多極マグネットと、
前記多極マグネットの回転に伴って、１回転当たりＳ周期の一対の多極側Ａ相信号および一対の多極側Ｂ相信号を得るために配置した少なくとも４つの多極側磁気検出素子と、
前記多極側磁気検出素子から得られる前記の各信号を合成して、多極側Ａ相合成信号および多極側Ｂ相合成信号を生成する多極側信号合成回路と、
前記２極側磁気検出素子から得られる前記の各信号を合成して、２極側Ａ相合成信号および２極側Ｂ相合成信号を生成する２極側信号合成回路とを有し、
前記２極側信号合成回路は、前記２極側Ａ相信号と前記２極側Ａ（−）相信号を加算することにより、これらの信号に含まれている前記電磁ブレーキからの洩れ磁束によるノイズ成分を除去し、前記２極側Ｂ相信号と前記２極側Ｂ（−）相信号を加算することにより、これらの信号に含まれている前記電磁ブレーキからの洩れ磁束によるノイズ成分を除去し、
前記多極側信号合成回路は、前記一対の多極側Ａ相信号を加算することにより、これらの信号に含まれている前記２極マグネットからの洩れ磁束によるノイズ成分を除去し、前記一対の多極側Ａ相信号の一方に、他方の反転信号を加算することにより、これらの信号に含まれている前記電磁ブレーキからの洩れ磁束によるノイズ成分を除去し、前記一対の多極側Ｂ相信号を加算することにより、これらの信号に含まれている前記２極マグネットからの洩れ磁束によるノイズ成分を除去し、前記一対の多極側Ｂ相信号の一方に、他方の反転信号を加算することにより、これらの信号に含まれる前記電磁ブレーキからの洩れ磁束によるノイズ成分を除去することを特徴としている。
【０００７】
ここで、本発明の磁気式アブソリュートエンコーダーは、
前記多極側Ａ相合成信号および前記多極側Ｂ相合成信号を第１の検出周期でサンプリングして、前記モーター回転軸１回転内の絶対位置を表す多極側１回転絶対値、および、前記モーター回転軸の予め定めた原点からの回転数を表す多極側多回転値を算出する主演算回路と、
前記２極側Ａ相合成信号および前記２極側Ｂ相合成信号を前記第１の検出周期よりも長い第２の検出周期でサンプリングして、前記モーター回転軸１回転内の絶対位置を表す２極側１回転絶対位置、および、前記モーター回転軸の前記原点からの回転数を表す２極側多回転値を算出するバックアップ演算回路と、
主電源からの供給電力によって前記主演算回路および前記バックアップ演算回路を動作させ、前記主電源が遮断された場合には、バックアップ電源からの供給電力によって前記バックアップ演算回路のみを動作させる電源切替制御回路と、
前記主電源からの供給電力によって前記主演算回路および前記バックアップ演算回路が動作している場合に、前記第２の検出周期で、前記多極側１回転絶対値および前記２極側１回転絶対値を比較し、これらの値の差が予め定めた値以上の状態が予め定めた回数連続した場合には異常が発生したと判断する異常診断回路とを有していることを特徴としている。
【０００８】
この構成によれば、主電源遮断時においても継続してモーター回転軸の回転位置を検出することができる。また、主電源からの供給電力によって動作している通常時においては、２極側の磁気エンコーダーから算出されるモーター回転軸の回転位置を定期的に、多極側の磁気エンコーダーから算出される回転位置と比較することにより、主演算回路のシステムエラーによる誤検出を監視できるので、信頼性の高い検出動作を実現できる。
【０００９】
次に、本発明の磁気式アブソリュートエンコーダーにおいては、
前記主演算回路は、前記２極側Ａ相合成信号および前記２極側Ｂ相合成信号を前記第１の検出周期でサンプリングして、前記モーター回転軸１回転内の絶対位置を表す第２の２極側１回転絶対位置を算出し、
前記異常診断回路は、前記多極側１回転絶対位置と前記第２の２極側１回転絶対位置を比較し、これらの値の差が予め定めた値以上の状態が予め定めた回数連続した場合には異常が発生したと判断することを特徴としている。
【００１０】
この構成によれば、主演算回路内において、多極側の磁気エンコーダーから算出した回転位置と２極側の磁気エンコーダーから算出した回転位置を定期的に比較することにより、主演算回路内のアンプ系、検出部（検出素子、マグネット）などの異常発生に基づく誤検出を高速に監視できるので、検出動作の信頼性を更に高めることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の磁気式アブソリュートエンコーダーでは、検出信号から、モーター内蔵の電磁ブレーキの洩れ磁束による影響、および、磁気式アブソリュートエンコーダー内における２組の磁気エンコーダーの洩れ磁束による影響を除去することができるので、検出精度を高めることができる。
【００１２】
また、多極側の磁気エンコーダーの検出信号に基づき主演算回路で算出される回転位置を、２極側の磁気エンコーダーの検出信号に基づき主演算回路およびバックアップ演算回路でそれぞれ算出される回転位置と比較している。よって、検出動作の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明を適用した磁気式アブソリュートエンコーダーが組み込まれている電磁ブレーキ付きモーターを示す概略縦断面図およびその後端面を示す端面図である。
【図２】磁気式アブソリュートエンコーダーの制御系を中心に示す概略ブロック図である。
【図３】（ａ）は基板保持アセンブリおよびフレキシブルプリント配線基板を示す正面図であり、（ｂ）はその断面図である。
【図４】フレキシブルプリント配線基板を平面上に展開した状態で示す展開図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る磁気式アブソリュートエンコーダーが組み込まれている電磁ブレーキ付きモーターを説明する。
【００１５】
［電磁ブレーキ付きモーター］
図１（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明を適用した磁気式アブソリュートエンコーダーが組み込まれているモーターを示す概略縦断面図およびその後端面を示す端面図である。モーター１は円筒状のモーターケースアセンブリ２を備えており、当該モーターケースアセンブリ２の前端部分は大径の取付用フランジ３となっている。モーターケースアセンブリ２の内部には、その中心を貫通して延びている中空のモーター回転軸４が配置されている。モーター回転軸４はモーター回転中心軸線１ａの方向の前後の部分において、前側軸受け５および後側軸受け６を介して、モーターケースアセンブリ２によって回転自在の状態で支持されている。
【００１６】
モーター回転軸４には、前側軸受け５の後側に隣接した部位にモーターローター７が取り付けられており、このモーターローター７を同心状に取り囲む状態にモーターステーター８がモーターケースアセンブリ２の側に取り付けられている。モーター回転軸４におけるモーターローター７の後側の部位には電磁ブレーキ９が配置されている。
【００１７】
電磁ブレーキ９は例えば無励磁作動形のものであり、非励磁状態においては不図示のばね力によってモーター回転軸４にブレーキ力が作用しており、励磁状態においては電磁力によってばね力が打ち消されてモーター回転軸４のブレーキ力が解除される。この電磁ブレーキ９は電磁石１２を備えており、この電磁石１２は、モーターケースアセンブリ２の側に固定された円環状のヨーク１０と、この中に配置された電磁コイル１１とを備えている。ヨーク１０の内周面には後側軸受け６が同心状態に装着され、この後側軸受け６によってモーター回転軸４の後側の部分が回転自在の状態で支持されている。
【００１８】
モーター回転軸４におけるヨーク１０の後側に隣接した部位に、磁気式アブソリュートエンコーダー２０が配置されている。モーターケースアセンブリ２の後端は円盤状のエンコーダーカバー１７によって封鎖されている。エンコーダーカバー１７には、モーター回転軸４の中空部４ａに連通する中心開口１７ａが形成されている。また、エンコーダーカバー１７の外周側の部位には、円周方向に隣接した位置にモーターコネクタ１８およびエンコーダーコネクタ１９が取り付けられている。
【００１９】
［磁気式アブソリュートエンコーダー］
図２は磁気式アブソリュートエンコーダー２０の制御系を中心に示す概略ブロック図である。磁気式アブソリュートエンコーダー２０の検出部は、２組の磁気エンコーダーから構成されており、一方は多極磁気エンコーダー２１であり、他方は２極磁気エンコーダー２２である。
【００２０】
多極磁気エンコーダー２１は、多極リングマグネット３０と、複数対の磁気検出素子、本例では２対のホール素子３１〜３４とを備えている。多極リングマグネット３０は、その円形外周面が多極着磁されて、当該円形外周面に沿って等角度間隔でＳ組の磁極対（Ｓ：２以上の整数）が形成されている。ホール素子３１（Ｍ１）および３３（Ｍ２）からはＡ相の検出信号（多極側Ａ相信号）が得られ、ホール素子３２（Ｍ３）、３４（Ｍ４）からはＡ相とは位相が９０度異なるＢ相の検出信号（多極側Ｂ相信号）が得られるように、これらの配置位置が設定されており、本例ではほぼ９０度の角度間隔に配置されている。
【００２１】
他方の２極磁気エンコーダー２２は、２極リングマグネット４０と、複数個の磁気検出素子、本例では２対のホール素子４１〜４４とを備えている。２極リングマグネット４０はその円形外周面が２極着磁されて、１対の磁極対が形成されている。ホール素子４１〜４４は、２極リングマグネット４０の円形外周面に沿って９０度の角度間隔に配置されており、ホール素子４１（Ｔ１）からはＡ相の検出信号（２極側Ａ相信号）が得られ、ホール素子４２（Ｔ２）からは９０度位相の異なるＢ相の信号（２極側Ｂ相信号）が得られる。また、ホール素子４３（Ｔ３）からはＡ相の逆相の検出信号（２極側Ａ（−）相信号）が得られ、ホール素子４４（Ｔ４）からはＢ相の逆相の検出信号（２極側Ｂ（−）相信号）が得られる。
【００２２】
各ホール素子３１〜３４、４１〜４４からの検出信号はＩＦ配線基板２３に実装されている結線部（信号合成回路）を介して合成されて、多極側Ａ相合成信号ＭＡ、多極側Ｂ相合成信号ＭＢ、２極側Ａ相合成信号ＴＡおよび２極側Ｂ相合成信号ＴＢが生成される。これらの信号が後述の信号処理用の演算回路に供給され、当該演算回路においてモーター回転軸４の１回転内における絶対回転位置、および、当該モーター回転軸４の原点位置からの回転数が算出される。
【００２３】
ここで、磁気式アブソリュートエンコーダー２０の検出部には電磁ブレーキ９が隣接配置されているので、多極側および２極側の磁気エンコーダー２１、２２の検出信号には、電磁ブレーキ９の洩れ磁束によるノイズ成分が含まれ、これに起因して検出精度が低下してしまう。また、多極側の磁気エンコーダー２１においては、隣接配置されている２極側の磁気エンコーダー２２からの洩れ磁束によるノイズ成分によって検出精度が低下してしまう。
【００２４】
本例では、２極側の磁気エンコーダー２２において、ホール素子４１から得られるＡ相信号と、ホール素子４３から得られるＡ相の逆相信号である２極側Ａ（−）相信号とを加算することにより、これらの信号に含まれている電磁ブレーキ９からの洩れ磁束によるノイズ成分を除去して、２極側Ａ相合成信号ＴＡを生成している。同様に、ホール素子４２、４４から得られる２極側Ｂ相信号および２極側Ｂ（−）相信号を加算することにより、これらの信号に含まれている前記電磁ブレーキからの洩れ磁束によるノイズ成分を除去して、２極側Ｂ相合成信号ＴＢを生成している。
【００２５】
また、多極側の磁気エンコーダー２１においては、ホール素子３１、３２から得られる同相の多極側Ａ相信号を加算することにより、これらの信号に含まれている２極マグネットからの洩れ磁束によるノイズ成分を除去している。また、これら一対の多極側Ａ相信号が得られる信号線を逆相接続することにより、これらの信号に含まれている電磁ブレーキ９からの洩れ磁束によるノイズ成分を除去している。同様に、ホール素子３３、３４から得られる同相の多極側Ｂ相信号を加算することにより、これらの信号に含まれている２極マグネットからの洩れ磁束によるノイズ成分を除去し、これらの多極側Ｂ相信号が得られる信号線を逆相接続することにより、これらの信号に含まれる電磁ブレーキ９からの洩れ磁束によるノイズ成分を除去している。これによって、洩れ磁束によるノイズ成分が除去された多極側Ａ相合成信号ＭＡおよび多極側Ｂ相合成信号ＭＢが得られる。したがって、これらの信号を用いることにより、磁気式アブソリュートエンコーダー２０の検出精度を高めることができる。
【００２６】
次に、磁気式アブソリュートエンコーダー２０は、多極側Ａ相合成信号ＭＡ、多極側Ｂ相合成信号ＭＢ、２極側Ａ相合成信号ＴＡおよび２極側Ｂ相合成信号ＴＢに基づき、モーター回転軸４の１回転絶対値θ１、多回転値Ｎ、および速度を算出する主演算回路７０を備えている。また、２極側Ａ相合成信号ＴＡ、２極側Ｂ相合成信号ＴＢに基づき、モーター回転軸４の１回転絶対値である２極側１回転絶対値θ（２）、その多回転値である２極側多回転値Ｎ（２）、および速度を算出するバックアップ演算回路８０を備えている。
【００２７】
ここで、多極側Ａ相合成信号ＭＡ、多極側Ｂ相合成信号ＭＢは、増幅回路７１ａを介して増幅される。増幅後の検出信号Ａ１、Ｂ１はＡＤコンバーター７２ａによってデジタル信号に変換され、得られたデジタル信号が主演算回路７０の信号処理部７３に供給される。また、２極側Ａ相合成信号ＴＡ、２極側Ｂ相合成信号ＴＢは、増幅回路７１ｃ、７１ｄを介して増幅され、増幅後の検出信号Ａ３、Ｂ３はＡＤコンバーター７２ｂを介してデジタル信号に変換された後に、信号処理部７３に供給される。
【００２８】
信号処理部７３では、信号Ａ１、Ｂ１を用いて角度演算を行って多極角度θ（ＭＰ）を算出し、信号Ａ３、Ｂ３を用いて角度演算を行って２極側１回転絶対値θ（２Ｐ）を算出する。算出した値θ（２Ｐ）と、メモリ７３ａに記憶保持されている磁極位置補正情報とに基づき、多極角度θ（ＭＰ）に補正を施して１回転絶対値θ１を求める。この補正方法は、特許文献２に開示の絶対回転位置検出方法に基づき行うことができる。
【００２９】
また、信号処理部７３は、１回転絶対値θ１に基づき多回転値Ｎおよび速度を算出する。算出された位置データ（θ１、Ｎ、速度）は、データ変換部７４においてシリアル転送用データに変換された後に、送受信インターフェース７５から上位システム（図示せず）に転送されるようになっている。上位システムでは、これらの情報に基づきモーター回転軸４の回転位置をアブソリュート形式で認識できる。
【００３０】
次に、バックアップ演算回路８０には、２極側Ａ相合成信号ＴＡ、２極側Ｂ相合成信号ＴＢが増幅部８１ａを介して増幅され、増幅後の検出信号Ａ２、Ｂ２として供給される。バックアップ演算回路８０では、これらの信号Ａ２、Ｂ２をＡＤコンバーター８２を介してデジタル化し、デジタル化した検出信号を用いて角度演算を行って２極側１回転絶対値θ２、２極側多回転値Ｎ（２）、および速度を算出する。
【００３１】
ここで、１回転絶対値θ１、２極側１回転絶対値θ（２Ｐ）および２極側１回転絶対値θ２は角度演算により求まるモーター回転軸４の１回転内の絶対値である。多回転値Ｎ、２極側多回転値Ｎ（２）は角度演算により求まる、予め定めた原点からの回転カウント数である。検出信号Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２は次のように表され、角度演算によって多極角度θ（ＭＰ）およびθ（２Ｐ）が次のように算出され、これに基づき１回転絶対位置θ１が算出される。２極側１回転絶対値θ２もθ１と同様に算出される。
Ａ１＝Ｖａｓｉｎ（θ−α）
Ｂ１＝Ｖｂｃｏｓ（θ−α）
Ａ２＝Ｖｃｓｉｎ（θ−β）
Ｂ２＝Ｖｄｃｏｓ（θ−β）
θ（ＭＰ）＝ｔａｎ-1（（ｂ／Ｖｂ）／（ａ／Ｖａ））＋α
θ（２Ｐ）＝ｔａｎ-1（（ｄ／Ｖｄ）／（ｃ／Ｖｃ））＋β
主電源投入時に、多極角度θ（ＭＰ）、値θ（２Ｐ）および磁極位置補正情報を用いて１回転絶対位置θ１が計算される。ここで、磁極位置補正情報（磁極位置）をＰｓとし、磁極対の数をＳとすると、θ１＝θ（ＭＰ）＋Ｐｓ（３６０°／Ｓ）である。その後は、θ１にθ（ＭＰ）を加算することによりθ１が更新される。
【００３２】
また、主演算回路７０は高速、高精度で演算処理を行うものであり、例えば、１１μｓの検出周期で検出信号Ａ、Ｂ１をサンプリングする。バックアップ演算回路８０は主演算回路７０に比べて低消費電力で演算処理を行うものであり、主演算回路７０に比べて低速であり精度も低い。例えば、２．２ｍｓの検出周期で検出信号Ａ２、Ｂ２をサンプリングする。
【００３３】
ここで、磁気式アブソリュートエンコーダー２０は電源切替制御回路９０を備えている。電源切替制御回路９０は、通常時動作においては上位システムの通常時動作電源（主電源）９１からの供給電力を主演算回路７０と、バックアップ演算回路８０の双方に供給して、これらを動作させる。通常時動作電源９１からの電力供給が遮断された場合には、電力供給源をバックアップ電源９２に切り替え、バックアップ電源９２からの供給電力をバックアップ演算回路８０に対してのみ供給する。したがって、バックアップ時には、バックアップ演算回路８０のみが動作して２極側１回転絶対値θ２、２極側多回転値Ｎ（２）のみが算出される。
【００３４】
また、主演算回路７０には、通常時動作において検出エラーが発生したか否かを自己診断する異常診断回路１００が付設されており、異常が発生したと判断された場合には、その旨の警報信号が上位システムに送信されるようになっている。
【００３５】
異常診断回路１００は、通常時動作の際に、主演算回路７０で算出される多極側１回転絶対値θ１と、バックアップ演算回路８０で算出される２極側１回転絶対値θ２とを比較し、これらの値の差が、予め定めた差以上の状態が所定回数連続した場合に異常が発生したものと判断する。異常診断回路１００では、例えば、２．２ｍｓの周期で、双方の算出値を比較し、双方の算出値の差が制御上問題となるような不整合状態であることが連続して１０回検出された場合には、異常が発生したと判断する。
【００３６】
また、異常診断回路１００では、主演算回路７０で算出される多回転値Ｎとバックアップ演算回路８０で算出される２極側多回転値Ｎ（２）を比較し、これらの値の差が、予め定めた差以上の状態が所定回数（例えば１０）連続した場合に異常が発生したものと判断する。この異常検出処理は、電源投入後における通常動作時には常に行なわれる。
【００３７】
さらに、異常診断回路１００は、主演算回路７０で算出される多極側１回転絶対値θ１と、同じく主演算回路７０で算出される２極側１回転絶対値θ（２Ｐ）を比較し、これらの値の差が、予め定めた差以上の状態が所定回数（例えば１０回）連続した場合に異常が発生したものと判断している。この異常診断は、主演算回路７０の動作速度と同一の動作速度、例えば、１１μｓの周期で、双方の算出値を比較することにより行われる。
【００３８】
なお、磁気式アブソリュートエンコーダー２０は多回転値設定機能を備えている。多回転値設定機能は、通常時動作電源からの電力供給が再開され、バックアップ状態から通常時の動作状態に復帰した時点において、バックアップ演算回路８０においてバックアップされている２極側多回転値Ｎ（２）を主演算回路７０に転送して、当該時点での多回転値Ｎとして設定する機能である。主演算回路７０はバックアップ時には動作しないので、多回転値Ｎはバックアップ時から通常動作時に復帰した時点では消失している。通常動作時に復帰した時点で多回転値Ｎ（２）を設定することにより、それ以後の多回転値Ｎの算出動作を再開することができる。
【００３９】
（検出部の機械的構成）
次に、磁気式アブソリュートエンコーダー２０の検出部の機械的構成を詳細に説明する。まず、図１に示すように、磁気式アブソリュートエンコーダー２０の機構部は、モーター回転軸４の後端部分の外周面に同心状に固定した円環状のボス２４を備えており、このボス２４の円形外周面に多極リングマグネット３０および２極リングマグネット４０が同軸状態に隣接した位置に固定されている。
【００４０】
また、これらのマグネット３０、４０を取り囲む状態に基板保持アセンブリ５０が配置されている。基板保持アセンブリ５０によって、多極リングマグネット３０および２極リングマグネット４０を取り囲むように、一定幅のフレキシブルプリント配線基板６０がループ状に曲げられた状態に保持されている。フレキシブルプリント配線基板６０には多極側のホール素子３１〜３４および２極側のホール素子４１〜４４が実装されている。また、各ホール素子から引き出される配線パターンが印刷されている。基板保持アセンブリ５０の外側には、所定の角度を張る一定幅の円弧状のＩＦ配線基板２３が配置されている。
【００４１】
図３（ａ）は基板保持アセンブリ５０およびフレキシブルプリント配線基板６０を示す正面図であり、図３（ｂ）はその断面図である。これらの図に示すように、基板保持アセンブリ５０は、一定幅の円環状のベース板５５と、このベース板５５の一方の円環状端面５６に固定した同一形状の４個の第１〜第４基板取付台５１〜５４とを備えている。ベース板５５は、円周方向に沿って複数本のボルト穴が形成されており、締結ボルトによってヨーク１０に固定されている。
【００４２】
基板取付台５１〜５４は、一定厚さの長方形の金属板から形成されており、ベース板５１の円環状端面５２において、その円周方向に沿って９０度の角度間隔で垂直に取り付けられている。各基板取付台５１〜５４において、ベース板５５の中心側を向いている内側平面が基板取付面５１ａ〜５４ａであり、ここに、ループ状に曲げたフレキシブルプリント配線基板６０が固定されている。
【００４３】
各基板取付台５１〜５４は、それらの基板取付面５１ａ〜５４ａに内接する円５７の接線方向に僅かに移動可能な状態でビス止め可能であり、最終的には接着剤によって円環状端面５６に固着される。
【００４４】
ここで、図１から分かるように、本例では、基板保持アセンブリ５０のベース板５５は、その内周縁部分の端面部分が後側軸受け６の外輪６ａの端面に当接しており、外輪押えとして機能している。外輪６ａの反対側の端面はヨーク１０の内周側端面に当接している。なお、後側軸受け６の内輪６ｂは、ボス２４の端面と、モーター回転軸４に形成した段面との間に保持されている。このように、ベース板５５およびボス２４が軸受け押えを兼用しているので、部品点数を減らすことができ、小型コンパクト化、低コスト化に有利である。
【００４５】
次に、図４は基板保持アセンブリ５０に保持されているフレキシブルプリント配線基板６０を平面上に展開した状態で示す展開図である。フレキシブルプリント配線基板６０は、全体として、一定幅の細長い直線状の基板本体部分６５と、この基板本体部分６５の長さ方向の中程の部位の一方の側縁部分から斜め方向に一定幅で引き出されている引き出し部分６６とを備えており、引き出し部分６６の先端は、ＩＦ配線基板２３の側に接続するための端子部６７となっている。また、引き出し部分６６の根元部分が繋がっている基板本体部分６５の側縁部分には一定幅で根元部分を包含する長さの補強層６８が形成された補強部分となっている。
【００４６】
基板本体部分６５には、両端部と、両端間におけるほぼ同一の間隔の２か所の部位に、長方形の第１〜第４素子実装部６１〜６４が形成されており、これらの第１〜第４素子実装部６１〜６４の裏面には長方形の補強板６９が積層されている。補強板６９は、基板取付台５１〜５４の基板取付面５１ａ〜５４ａに接着固定される接着面を規定しており、当該素子実装部６１〜６４の平面度を確保している。基板本体部分６５および引き出し部分６６には多数本の配線からなる配線パターンが印刷されている。
【００４７】
第１素子実装部６１には、多極側のホール素子３１（Ｍ１）および２極側のホール素子４１（Ｔ１）が幅方向に間隔を開けて実装されている。第２素子実装部６２の表面には、多極側のホール素子３２（Ｍ３）と２極側のホール素子４２（Ｔ２）が実装されており、第３素子実装部６３には、多極側のホール素子３３（Ｍ２）と２極側のホール素子４３（Ｔ３）が実装されており、第４素子実装部６４には、多極側のホール素子３４（Ｍ４）と２極側のホール素子４４（Ｔ４）が実装されている。第１〜第４素子実装部６１〜６４は、それぞれ、基板保持アセンブリ５０における第１〜第４基板取付面５１ａ〜５４ａにそれぞれネジおよび接着剤によって固定される。
【００４８】
この構成のフレキシブルプリント配線基板６０は、図３から分かるように、その表面が内側を向くようにループ状に曲げられて、基板取付面５１ａ〜５４ａに固定されている。また、基板取付面５１ａ、５２ａの間の部分、基板取付面５２ａ、５３ａの間の部分、および基板取付面５３ａ、５４ａの間の部分においては、外方に膨らむ状態（弛みのある状態）で架け渡されている。なお、フレキシブルプリント配線基板６０が外周側の部分と干渉しないように、ベース板５５の外径寸法以内の部位に収まるように配置されている。
【００４９】
ホール素子の位置決め作業においては、フレキシブルプリント配線基板６０を基板保持アセンブリ５０に固定し、モーター回転軸４に取り付けた多極、２極リングマグネット３０、４０に対峙するように装着する。また、フレキシブルプリント配線基板６０の引き出し部分６６を、その根本部分を中心にしてほぼ直角に折り曲げて、その先端の端子部６７を外周側に位置しているＩＦ配線基板２３のコネクタ部に接続する。
【００５０】
この状態で、多極側の第１〜第４ホール素子３１〜３４の検出信号に基づき、これらの位置を調整する。すなわち、各基板取付台５１〜５４を移動させながら、適切な検出信号が得られるようにする。
【００５１】
ここで、フレキシブルプリント配線基板６０の第１〜第４素子実装部６１〜６４においては、多極側のホール素子と２極側のホール素子が所定の位置関係となるように実装されている。したがって、多極側リングマグネット３０と２極側リングマグネット４０が精度良くモーター回転軸４に組み付けられていれば、多極側のホール素子３１〜３４の位置決めを行うことによって、２極側のホール素子４１〜４４の位置決めが同時に行われることになる。したがって、ホール素子の位置決め作業が簡単になる。位置決め後は、各基板取付台５１〜５４が調整位置に接着剤によって固定される。
【００５２】
また、フレキシブルプリント配線基板６０にホール素子が実装されていると共に各ホール素子からの配線パターンも印刷されているので、各ホール素子が実装されているプリント配線基板に複数本のリード線を接続し、これらのリード線をＩＦ配線基板２３まで引き出す配線作業が不要である。
【００５３】
さらに、フレキシブルプリント配線基板６０が保持されている基板保持アセンブリ５０は簡単に取り外すことができるので、保守点検作業が簡単になる。ホール素子が実装されているフレキシブルプリント配線基板６０の交換作業も、基板保持アセンブリ５０を取り外した状態で簡単に行うことができる。
【００５４】
また、フレキシブルプリント配線基板６０の引き出し部分６６は面外方向に折り曲げ易くなっているので、この部分を折り曲げて半径方向の外側に位置しているＩＦ配線基板２３に接続する作業を簡単に行うことができる。また、引き出し部分６６の根元部分が繋がっている基板本体部分６５の側縁部分には一定幅の補強層６８が形成されている。したがって、引き出し部分６６の折り曲げに起因して、側縁部分に無理な力が作用しても、当該部分が損傷することがないので、断線などの不具合の発生を防止できる。
【符号の説明】
【００５５】
１    モーター
１ａ  回転中心軸線
２    モーターケースアセンブリ
３    取付用フランジ
４    モーター回転軸
４ａ  中空部
５    前側軸受け
６    後側軸受け
７    モーターローター
８    モーターステーター
９    電磁ブレーキ
１０  ヨーク
１１  電磁コイル
１２  電磁石
１７  エンコーダーカバー
１７ａ  中心開口
１８  モーターコネクタ
１９  エンコーダーコネクタ
２０  磁気式アブソリュートエンコーダー
２１  多極側磁気エンコーダー
２２  ２極側磁気エンコーダー
２３  ＩＦ配線基板
３０  多極リングマグネット
３１〜３４  多極側のホール素子
４０  ２極リングマグネット
４１〜４４  ２極側のホール素子
５０  基板保持アセンブリ
５１〜５４  基板取付台
５１ａ〜５４ａ  基板取付面
５５  ベース板
５６  円環状端面
６０  フレキシブルプリント配線基板
６１〜６４  素子実装部
６５  基板本体部分
６６  引き出し部分
６７  端子部
６８  補強層
６９  補強板
７０  主演算回路
７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ、８１ａ、８１ｂ  増幅回路
７２ａ、７２ｂ、８２  ＡＤコンバーター
７３  信号処理部
７３ａ  メモリ
７４  データ変換部
７５  送受信インターフェース
８０  バックアップ演算回路
９０  電源切替制御回路
９１  通常時動作電源
９２  バックアップ電源
１００  異常診断回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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