[发明专利]磁式编码器及绝对旋转位置检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用多极磁体检测旋转轴的绝对旋转位置或随着旋转轴的旋转生成增量信号的磁式编码器。本发明尤其涉及能够利用多极磁体及两极磁体高精度地检测旋转轴的绝对旋转位置的磁式编码器及绝对旋转位置检测方法。

背景技术

磁式编码器用于检测伺服电动机等的旋转轴的旋转位置。例如，在专利文献1～3中揭示了这样的磁式编码器。在专利文献1所揭示的位置检测装置中，以90°的角度间隔配置一对霍尔元件，使其随着磁化成两极的磁环的旋转，检测出具有90°相位差的正弦波信号。通过获取霍尔元件的输出差，使扰动等造成的误差分量减半。

在专利文献2所揭示的正弦余弦输出传感器中，在磁化成两极的磁环外周以90°的等角度间隔配置四个霍尔元件，基于这些霍尔元件的输出，提高对旋转位置的检测精度。

在专利文献3所揭示的编码器装置中，为了高精度地检测旋转轴的旋转位置，利用两极的磁编码器和64极的磁编码器，获得4096分辨率(64×64)的12比特绝对值输出。在此磁编码器中，利用两极的磁编码器生成高位6比特，利用64极的磁编码器生成低位6比特。

专利文献1：日本专利特开昭58-162813号公报

专利文献2：日本专利特开2001-050774号公报

专利文献3：日本专利实开平06-10813号公报

这里，在利用了磁环的磁编码器中，由磁环的旋转振摆引起的磁通密度的变动是检测角度精度低下的主要原因。另外，利用多极磁环时，各磁极的磁通密度的偏差是检测角度精度低下的主要原因。

此外，如专利文献3所揭示的编码器装置那样，利用磁化成两极的磁环和磁化成多极的磁环时，检测角度精度低下的主要原因如下。即，检测磁化成多极的磁环的磁通量的霍尔元件等磁检测元件，受来自相邻配置的磁化成两极的磁环的磁通量的影响，检测信号中误差分量倍增，从而可能会导致检测角度精度低下。

另外，在专利文献3所揭示的编码器装置中，需要使两极磁编码器的精度与64极磁编码器的6比特相等。因而，为了获得更高精度的输出，需要进一步提高两极磁编码器的精度，所以高精度化很困难。另外，还需要将两极磁编码器的输出信号与64极磁编码器的输出信号的上升沿点对准，存在需要时间对此进行调节的问题。

发明内容

鉴于以上各点，本发明的目的在于提出一种能够利用多极磁体高精度地进行角度检测的磁式编码器。

另外，本发明的目的还在于提出一种能够利用多极磁体及两极磁体高精度地检测绝对旋转位置的磁式编码器。

此外，本发明的目的还在于提出一种能够利用具有多极磁体及两极磁体的磁式编码器高精度地检测绝对旋转位置的绝对旋转位置检测方法。

为了解决上述问题，本发明的磁式编码器的特征在于，包括：

多极磁体，该多级磁体沿圆周方向以等角度间隔交替地形成N极、S极；

第一及第二磁检测元件，该第一及第二磁检测元件相邻配置，使其随着所述多极磁体的旋转，输出相互具有90°相位差的正弦波信号；

第三及第四磁检测元件，该第三及第四磁检测元件相邻配置，使其随着所述多极磁体的旋转，输出相互具有90°相位差的正弦波信号；以及

信号处理电路，该信号处理电路基于所述第一磁检测元件的输出信号与所述第三磁检测元件的输出信号的和信号或差信号、和所述第二磁检测元件的输出信号与所述第四磁检测元件的输出信号的和信号或差信号，生成表示以同轴状态固定了所述多极磁体的旋转轴的旋转位置的信号，

所述多极磁体的磁极数P是4以上的偶数，

相对于所述第一及第二磁检测元件，所述第三及第四磁检测元件沿所述多极磁体的圆周方向配置于机械角相隔约180°的角度位置，

所述第一及第三磁检测元件配置于电角度相同的角度位置或相隔180°的角度位置，

所述第二及第四磁检测元件配置于电角度相同的角度位置或相隔180°的角度位置。

在本发明的磁式编码器中，第一及第二磁检测元件、与第三及第四磁检测元件配置于机械角相隔180°的角度位置。通过采用这样的配置，能够抑制由多极磁体的旋转振摆引起的磁通密度的变动所造成的磁检测元件检测精度的低下。另外，能够抑制由扰动引起的磁通密度的变动所造成的磁检测元件检测精度的低下。因而，能够实现可利用多极磁体高精度地检测旋转轴的旋转位置的磁式编码器。