(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性部材を環状部材に周状に設けて着磁する磁気エンコーダの製造方法において、
前記磁性部材を着磁するための磁束を通す着磁ヨークを前記磁性部材と磁性材料よりなる前記環状部材とを挟むように配置し、前記着磁ヨークで挟み込まれた部分において前記磁性部材を磁束が貫通して着磁し、前記磁性部材の周方向に沿って順次着磁することで前記磁性部材を周方向に多極磁化し、
前記磁性部材の周表面をＮ極に着磁する時とＳ極に着磁する時とで着磁条件を可変とし、前記Ｎ極着磁時と前記Ｓ極着磁時とで、前記着磁ヨークに巻付けられたコイルに流す電流値を変えることを特徴とする、磁気エンコーダの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転数または回転方向を検出する機能を持った軸受に応用される磁気エンコーダの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転数などの検出用の磁気エンコーダとして、磁性部材が環状部材に周状に形成され、かつ周方向に多極磁化された構成が用いられている。回転数の検出は、この磁気エンコーダを回転体とともに回転させて、磁性部材に近接対峙された磁気センサによりその回転を検出することにより行なわれる。
【０００３】
このような磁気エンコーダの磁性部材の着磁方法としては、従来、一発着磁方法とインデックス着磁方法とがあった。
【０００４】
図１７は、磁気エンコーダの磁性部材を一発着磁する方法を説明するための図である。図１７を参照して、まず環状部材である金属環１０２と、その金属環１０２の外周面に設けられた磁性部材１０１とからなる磁気エンコーダ１０３が準備される。その磁気エンコーダ１０３の磁性部材１０１表面に励磁コイル１１２が対向するように、複数本の励磁コイル１１２を支持する着磁ヨーク１１１が配置される。この状態で、励磁コイル１１２に所定方向に電流を流すことによって、磁性部材１０１は着磁されて周方向に多極磁化される。
【０００５】
図１８は、磁気エンコーダの磁性部材をインデックス着磁する方法を説明するための図である。図１８を参照して、まず環状部材である金属環２０２と、その金属環２０２の外周面に設けられた磁性部材２０１とからなる磁気エンコーダ２０３が準備される。この磁気エンコーダ２０３の外周面に、励磁コイル２１２が巻付けられた着磁ヨーク２１１の１対の歯形が近接配置される。この状態で、励磁コイル２１２に電流を流すことにより着磁ヨーク２１１内を所定方向に通る磁束が発生し、歯形間を通る磁束によって磁性部材２０１が着磁されて１対のＮ極とＳ極とが得られる。この後、磁気エンコーダを所定角度回転させて着磁するという工程を繰返すことにより、磁性部材２０１の全周が周方向に多極磁化される。なお、この方法を以下、本明細書中において表層着磁法と呼ぶ。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１７に示す一発着磁法では、着磁強度は大きいものの、狭ピッチ（約１．５ｍｍの磁極幅以下）になると、磁極１個ずつの製作精度やコイルの巻き方により、着磁ピッチむらが大きくなるという問題点があった。
【０００７】
一方、図１８に示す表層着磁法では、着磁ヨーク２１１の歯形は１対であるためワークを回転させるスピンドルの割出し精度さえ確保すれば、着磁ピッチ精度は良好となる。しかし、この方法では、磁性部材２０１の表層しか着磁することができないため、着磁強度が小さいという問題点があった。
【０００８】
それゆえ本発明の一の目的は、着磁強度が一発着磁法程度に大きく、かつ着磁ピッチ誤差が表層着磁法程度に小さい磁気エンコーダの製造方法を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気エンコーダの製造方法は、磁性部材を環状部材に周状に設けて着磁する磁気エンコーダの製造方法において、磁性部材を着磁するための磁束を通す着磁ヨークを磁性部材と磁性材料よりなる環状部材とを挟むように配置し、着磁ヨークで挟み込まれた部分において磁性部材を磁束が貫通して着磁し、磁性部材の周方向に沿って順次着磁することで磁性部材を周方向に多極磁化し、磁性部材の周表面をＮ極に着磁する時とＳ極に着磁する時とで着磁条件を可変とし、Ｎ極着磁時とＳ極着磁時とで、着磁ヨークに巻付けられたコイルに流す電流値を変えることを特徴とするものである。
【００２１】
このように磁性部材を着磁ヨークで挟み込んで磁束が磁性部材を貫通するように着磁するため、着磁強度を一発着磁法により得られる着磁強度程度に大きくすることができる。また、磁極ごとに着磁するため、スピンドルの割出し精度さえ確保できれば着磁ピッチ誤差を表層着磁法で得られる着磁ピッチ誤差程度に小さくすることができる。
【００２３】
また着磁条件を変えることでＮ極とＳ極とが同一着磁強度となるように制御することが可能となる。
【００２５】
またＮ極着磁時とＳ極着磁時とで、着磁ヨークに巻付けられたコイルに流す電流値を変えることにより、着磁強度を電流値により制御することが可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００２８】
図１は本発明の一実施の形態における磁気エンコーダの構成を概略的に示す平面図であり、図２は図１の１００−１００線に沿う概略断面図であり、図３は図１の領域Ａ０を拡大して示す部分平面図である。
【００２９】
主に図１と図２とを参照して、本実施の形態の磁気エンコーダ３は、磁性部材１と環状部材である金属環２とを有している。磁性部材１は、金属環２に周状に配置されており、本実施の形態では金属環２の外周面に配置されている。
【００３０】
主に図３を参照して、磁性部材１は、周方向にＮ極とＳ極とが交互に磁化された、いわゆる多極磁化された構成を有している。
【００３１】
この磁性部材１は、３％以下の着磁ピッチ誤差を有し、かつ３０ｍＴ／ｍｍ以上の単位磁極当りの表面着磁強度を有している。
【００３２】
ここで、着磁ピッチ誤差とは、以下の式により与えられるものである。
【００３３】
【数１】
0004018313.tif 000002
【００３４】
着磁ピッチ誤差は、たとえばホールセンサにより測定された着磁強度分布より求められる。つまり図１の磁性部材１の着磁強度をホールセンサにて測定すると、たとえば図４（ａ）に示す波形の表面着磁強度分布に対して、図４（ｂ）に示すようにある一定の着磁レベルを基準とした＋と−の矩形のデジタル信号が得られる。このデジタル信号において、１対のＮ極とＳ極とを１極として、極数ｎと、各磁極のピッチＰ1、Ｐ2、…、Ｐnと、着磁ピッチ平均値とを求め、上記の式に基づいて着磁ピッチ誤差が算出される。
【００３５】
図１の磁性部材１の円周上において、図４（ａ）、（ｂ）に示すように等しいピッチ（Ｐ1＝Ｐ2＝…＝Ｐn）で各磁極の着磁がなされている場合には、着磁ピッチ誤差は０となる。しかし、図５（ａ）、（ｂ）に示すように実際には着磁強度にばらつきが生じるため、着磁ピッチがばらついて着磁ピッチ誤差が生じることになる。
【００３６】
また表面着磁強度とは、図１の磁性部材１の表面（外周面）の着磁強度であり、センサエアギャップがほぼ０ｍｍでの磁束密度である。この表面着磁強度は、たとえばガウスメータを磁性部材１の表面に接近させた状態で測定される。このガウスメータは、センサにホール素子を用い、着磁強度に比例したアナログ電気出力を得て、その出力を換算して着磁強度（磁束密度）を表示するものである。
そして、単位磁極当りの表面着磁強度とは、１つの磁極内における表面着磁強度の最大値を磁極幅で割った値である。
【００３７】
次に、本実施の形態の磁気エンコーダの製造方法について説明する。
図６は本発明の一実施の形態における磁気エンコーダの製造方法における着磁工程を示す図であり、図７は図６（ｂ）の領域Ａ１を拡大して示す図である。
【００３８】
図６（ａ）、（ｂ）および図７を参照して、励磁コイル１２を巻付けた着磁ヨーク１１が、磁気エンコーダ３の内周側および外周側の双方から挟み込むように、つまり磁性部材１と金属環２との双方を挟み込むように固定される。磁気エンコーダ３は、図示していないが、回転振れが少なく割出し精度に優れたスピンドルに取付けられており、着磁面の外径振れは最小となるようにセットされている。
【００３９】
この状態で、磁気エンコーダ３を数十ｒｐｍの回転速度で回転させながら、回転角位置に同期させて、パルス状の電流を励磁コイル１２に流しながら１回以上の回数で着磁が行なわれる。これを順次実施することにより、多極磁化された磁性部材１を有する磁気エンコーダ３を製造することができる。
【００４０】
なお、この着磁時においては、図７の矢印で示すように磁束は磁性部材１を貫通するため、磁性部材１の着磁強度を大きくすることができる。また、ラジアル振れが数μｍで磁極数よりも千倍以上の分割数を持つ割出し精度のスピンドルに磁気エンコーダ３がセットされている場合には、着磁ピッチ誤差が±０．１％程度と、３％以下になることは明白である。
【００４１】
上記の方法で製作した磁気エンコーダ３の磁極幅と表面着磁強度との関係について調べたところ、図８に示す結果が得られた。この結果より、上記の方法で得られた磁気エンコーダ３の表面着磁強度は図１８に示す表層着磁法よりも高く、かつ磁極幅当りに換算すると、いずれの磁極幅においても３０ｍＴ／ｍｍ以上確保できていることがわかる。
【００４２】
また上記の方法で製作した磁気エンコーダ３と、図１７に示す一発着磁法で製作した磁気エンコーダ１０３と、図１８に示す表層着磁法で製作した磁気エンコーダ２０３との各着磁ピッチ誤差および各着磁強度について測定したところ、表１に示す結果が得られた。
【００４３】
この結果は、着磁外径面をφ３０ｍｍとし、着磁極数を３２極対数（磁極幅１．５ｍｍ）とし、磁性部材１にゴム磁石を用い、金属環２に磁性材料を用い、かつ測定エアーギャップをほぼゼロとした場合の結果である。
ここで、エアーギャップがほぼゼロとは、ガウスメータのプローブ先端を磁性部材１に接触させて測定した状態をいい、プローブ内部のホール素子と磁性部材１との距離が約０．２１ｍｍとなっている状態である。
【００４４】
【表１】
0004018313.tif 000003
【００４５】
この結果より、本実施の形態の製造方法（挟み込み法）により得られた磁気エンコーダ３は、一発着磁法により得られた磁気エンコーダ１０３と同程度の着磁強度を有するとともに、表層着磁法により得られた磁気エンコーダ２０３と同程度の着磁ピッチ誤差を有することがわかる。
【００４６】
なお、着磁する磁性部材１の材料は、ゴム磁石であってもプラスチックマグネットであってもよい。また金属環２の材料は、磁性材料であることが好ましい。なぜなら、金属環２が磁性材料よりなることで、着磁時の見掛け上のギャップが少なくなり着磁強度を大きくすることができるからである。つまり、非磁性材料や空気の透磁率を１としたとき、磁性材料（たとえば鉄）の透磁率は１０００以上と高くなるため、金属環２に磁性材料を用いることで着磁時の磁束が金属環２でロスされることなく磁性部材１を通り、磁性部材１の着磁強度を大きくすることができるからである。
【００４７】
また図１８に示す表層着磁法では、Ｎ極とＳ極とが同時に形成されるため、その着磁強度はほぼ同一となる。しかし、本実施の形態の方法では、Ｎ極とＳ極とが必ずしも同一強度とならない場合がある。その場合には、Ｎ極とＳ極とを着磁するときに着磁条件（励磁コイル１２に流す電流値または励磁コイル１２の巻数（ターン数））をコントロールすることで、Ｎ極とＳ極とをほぼ同じ着磁強度にすることが可能と考えられる。
【００４８】
また本実施の形態の着磁ヨーク１１の構造は、図１７に示す一発着磁法の着磁ヨーク１１１の構造よりも簡便である。つまり、図１７に示す一発着磁法の着磁ヨーク１１１では、励磁コイル１１２を配置するために磁極分だけ等ピッチで金型を製作する必要があり、着磁ピッチ誤差を少なくするためコストが高くなる。一方、本実施の形態の着磁ヨーク１１では、そのような高い製作精度は要求されないため、イニシャルコスト（着磁ヨークの製作費）が安価になるというメリットがある。
【００４９】
また、本実施の形態の着磁方法では、着磁ヨーク１１はそのままで着磁タイミングをソフトウェア的に変えることによって、任意な着磁幅の磁気エンコーダを製作できるというメリットもある。つまり、本実施の形態に用いる着磁装置に磁極数を入力すれば、１回転中に磁極数分だけのパルス状の着磁電流が励磁コイル１２に流れ、これにより磁気エンコーダ３の回転数と磁極数とから着磁電流の同期が決まる。
【００５０】
次に、本実施の形態の磁気エンコーダ３を適用した車輪用軸受の各種の構成について説明する。
【００５１】
図９は本発明の一実施の形態における磁気エンコーダを車輪用軸受に適用した第１の例を示す概略断面図であり、図１０は図９の領域Ａ２を拡大して示す部分断面図である。
【００５２】
図９と図１０とを参照して、車輪用軸受は、ホイール２８とタイヤ２９よりなる車輪（駆動輪）を支持するハブ輪２５などの回転側部材を、ナックル２６などの固定側部材に対して回転可能に支持するものである。この車輪用軸受は、内輪２１と、外輪２２と、転動体２３と、保持器２４と、磁気エンコーダ３を含むシール装置３０とを主に有している。内輪２１はハブ輪２５の外周面に嵌合されており、外輪２２はナックル２６の内周面に嵌合されている。転動体２３は、この内輪２１と外輪２２との間で転動可能なように保持器２４に保持されている。
【００５３】
磁気エンコーダ３は、内輪２１の端部外径に圧入されており、その状態で周方向に多極磁化された磁性部材１が、ナックル２６に固定された磁気センサ５と近接対峙している。
【００５４】
外輪２２の内径には固定ディスク３１が圧入されており、この固定ディスク３１に取付けられた密閉部材３２が環状部材２に摺接可能に配置されている。これにより、磁気エンコーダ３と固定ディスク３１と密閉部材３２とからシール装置３０が構成され、磁気エンコーダ３はシールスリンガとしても機能する。このシール装置３０により、車輪用軸受内からの油の漏れや軸受外からの異物や水分の侵入を防止することができる。
【００５５】
図１１は本発明の一実施の形態における磁気エンコーダを車輪用軸受に適用した第２の例を示す概略断面図であり、図１２は図１１の領域Ａ３を拡大して示す断面図である。
【００５６】
図１１と図１２とを参照して、車輪用軸受は、図９と図１０の構成と同様に車輪（駆動輪）を回転可能に支持するものであり、内輪２１と、外輪２２と、転動体２３と、保持器２４と、磁気エンコーダ３とを主に有している。特に磁気エンコーダ３は、２つの軸受の間に位置するように内輪２１の外径に圧入されている。この磁気エンコーダ３の磁性部材１に近接対峙するように磁気センサ５が２つの軸受の間に配置されている。
【００５７】
なお、これ以外の構成については図９および図１０に示す構成とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５８】
図１３は本発明の一実施の形態における磁気エンコーダを車輪用軸受に適用した第３の例を示す概略断面図であり、図１４は図１３の領域Ａ４を拡大して示す断面図である。
【００５９】
図１３と図１４とを参照して、車輪用軸受は、車輪（従動輪）を回転可能に支持するものであり、内輪２１と、ハブ輪と一体化した外輪２２と、転動体２３と、保持器２４と、磁気エンコーダ３とを主に有している。特に磁気エンコーダ３は、ハブ輪２５の外周に圧入されている。この磁気エンコーダ３の磁性部材１に近接対峙するように磁気センサ５が固定側部材に取付けられている。なお、この車輪用軸受では、外輪２２が回転部材側であり、内輪２１が固定部材側である。
【００６０】
図１５は本発明の一実施の形態における磁気エンコーダを車輪用軸受に適用した第４の例を示す概略断面図であり、図１６は図１５の領域Ａ５を拡大して示す断面図である。
【００６１】
図１５と図１６とを参照して、車輪用軸受は、車輪（従動輪）を回転可能に支持するものであり、内輪２１と、ナックルに一体化した外輪２２と、転動体２３と、保持器２４と、磁気エンコーダ３とを主に有している。特に磁気エンコーダ３は、内輪２１の端部外径に圧入されている。この磁気エンコーダ３の磁性部材１に近接対峙するように磁気センサ５が固定部材に配置されている。なお、この車輪用軸受では、内輪２１が回転部材側であり、外輪２２が固定部材側である。
【００６２】
なお、上記の４種の車輪用軸受において、内輪２１はハブ輪２５と別体であってもよく、また一体であってもよい。また外輪２２は、ナックル２６と別体であってもよく、一体であってもよい。
【００６３】
また車輪用軸受に使用するシールスリンガは、磁性体の方がバックメタルとして磁束密度が増大し、かつ防錆能を有するため、ＳＵＳ４３０などのフェライト系ステンレス鋼板をプレス成形して製作されたものであることが好ましい。
【００６４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００６７】
【発明の効果】
本発明の磁気エンコーダの製造方法では、磁性部材を着磁ヨークで挟み込んで磁束が磁性部材を貫通するように着磁するため、着磁強度を一発着磁法により得られる着磁強度程度に大きくすることができる。また、磁極ごとに、着磁するためスピンドルの割出し精度さえ確保すれば、表面着磁強度を表層着磁法で得られる数値程度に小さくすることができる。
また着磁条件を変えることでＮ極とＳ極とが同一着磁強度となるように制御することが可能となる。
またＮ極着磁時とＳ極着磁時とで、着磁ヨークに巻付けられたコイルに流す電流値を変えることにより、着磁強度を電流値により制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態における磁気エンコーダの構成を概略的に示す平面図である。
【図２】  図１の１００−１００線に沿う概略断面図である。
【図３】  図１の領域Ａ０を拡大して示す部分平面図である。
【図４】  着磁ピッチが均等な場合の着磁強度分布を示す図である。
【図５】  着磁ピッチが不均等な場合の着磁強度分布を示す図である。
【図６】  本発明の一実施の形態における磁気エンコーダの製造方法における着磁工程を示す図である。
【図７】  図６（ｂ）の領域Ａ１を拡大して示す図である。
【図８】  本発明の一実施の形態における磁気エンコーダの表面着磁強度と磁極幅との関係を示す図である。
【図９】  本発明の一実施の形態における磁気エンコーダを車輪用軸受に適用した場合の第１の例を示す概略断面図である。
【図１０】  図９の領域Ａ２を拡大して示す部分断面図である。
【図１１】  本発明の一実施の形態における磁気エンコーダを車輪用軸受に適用した場合の第２の例を示す概略断面図である。
【図１２】  図１１の領域Ａ３を拡大して示す部分断面図である。
【図１３】  本発明の一実施の形態における磁気エンコーダを車輪用軸受に適用した場合の第３の例を示す概略断面図である。
【図１４】  図１３の領域Ａ４を拡大して示す部分断面図である。
【図１５】  本発明の一実施の形態における磁気エンコーダを車輪用軸受に適用した場合の第４の例を示す概略断面図である。
【図１６】  図１５の領域Ａ５を拡大して示す部分断面図である。
【図１７】  従来の磁気エンコーダの製造方法における一発着磁法を説明するための図である。
【図１８】  従来の磁気エンコーダの製造方法における表層着磁法を説明するための図である。
【符号の説明】
１  磁性部材、２  金属環、３  磁気エンコーダ、１１  着磁ヨーク、１２  励磁コイル。
【図１】
0004018313.tif 000004
【図２】
0004018313.tif 000005
【図３】
0004018313.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
0004018313.tif 000009
【図７】
0004018313.tif 000010
【図８】
0004018313.tif 000011
【図９】
0004018313.tif 000012
【図１０】
0004018313.tif 000013
【図１１】
0004018313.tif 000014
【図１２】
0004018313.tif 000015
【図１３】
0004018313.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
0004018313.tif 000018
【図１６】
0004018313.tif 000019
【図１７】
0004018313.tif 000020
【図１８】
0004018313.tif 000021