磁式编码器及绝对旋转位置检测方法技术

在磁式编码器（１０）的具有多极磁体（２１）的多极侧磁检测部（１１）中，输出具有９０°相位差的正弦波信号的第一、第二磁检测元件（Ａ１、Ｂ１）、与第三、第四磁检测元件（Ａ２、Ｂ２）配置于机械角相隔１８０°的角度位置。第一、第三磁检测元件（Ａ１、Ａ２）配置于电角度相同的位置，输出同相的正弦波信号，第二、第四磁检测元件（Ｂ１、Ｂ２）配置于电角度相同的位置，输出同相的正弦波信号。通过获取第一、第三磁检测元件（Ａ１、Ａ２）的输出信号的和信号，获取第二、第四磁检测元件（Ｂ１、Ｂ２）的输出信号的和信号，能够去除或大幅地抑制由来自两极磁体（２２）的磁通量造成的第一～第四磁检测元件（Ａ１～Ｂ２）的检测信号的误差分量、由多极磁体（２１）的旋转振摆造成的检测信号的误差分量，能够高精度地检测旋转角度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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。本专利技术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。
技术介绍
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l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 周以卯。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(64X64 )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l: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。B卩，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。
技术实现思路
鉴于以上各点，本专利技术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，本专利技术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，本专利技术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，本专利技术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，输出相互具有卯。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。在本专利技术的磁式编码器中，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。这里，当所述多极磁体的磁极对数Pp (=P/2)为偶数时，只要相对于 所述第一及第二磁检测元件，将所述第三及第四磁检测元件沿所述多极磁 体的圆周方向，配置于机械角恰好相隔180。的位置即可。在此情况下，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，输出同相的正弦 波信号。同样，所述第二及第四磁检测元件也配置于电角度相同的角度位 置，输出同相的正弦波信号。因而，在所述信号处理电路中，通过获取所 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 ，获取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，能够去除由所述多极磁体的旋转振摆等造成的误差分量。当所述多极磁体的磁极对数Pp (=P/2)为奇数时，只要相对于所述第 -及第二磁检测元件，将所述第三及第四磁检测元件沿所述多极磁体的圆 周方向，配置于以机械角相隔180。的位置为中心、顺时针或逆时针偏移360 ° /P的位置即可。通过这样，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，输出同相的正弦波信号。同样，所述第二及第四磁检测元 件也配置于电角度相同的角度位置，输出同相的正弦波信号。因而，在所 述信号处理电路中，通过获取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，获取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，能够去除由所述多极磁体的旋 转振摆等造成的误差分量。当所述多极磁体的磁极对数Pp (=P/2)为奇数时，也可相对于所述第 一及第二磁检测元件，将所述第三及第四磁检测元件沿所述多极磁体的圆 周方向，配置于机械角恰好相隔180。的角度位置。在此情况下，所述第一 及第三磁检测元件配置于电角度相隔180。的角度位置，输出反相的正弦波信号。同样，所述第二及第四磁检测元件也配置于电角度相隔180°的角度位置，输出反相的正弦波信号。因而，在所述信号处理电路中，通过获取 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差信 号，获取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 号的差信号，能够去除由旋转轴的旋转振摆造成的误差分量。其次，本专利技术的磁式编码器的特征在于，包括多极侧磁检测部，该多极侧磁检测部具有多极磁体、第一及第二磁检 测元件、以及第三及第四磁检测元件，所述多极磁体沿圆周方向以等角度间隔交替地形成N极、S极，所述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而输出相互具有90。相位差的正弦波信号，所述第 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而输出相互 具有卯。相位差的正弦波信号；两极侧磁检测部，该两极侧磁检测部具有沿圆周方向以等角度间隔磁化成两极的两极磁体、以及随着所述两极磁体的旋转而输出相互具有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至第四磁检测元件的输 出信号、以及所述一对磁检测元件的输出信号，生成表示以同轴状态固定 了所述两极磁体及所述多极磁体的旋转轴旋转一周内的机械角绝对位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁式编码器，其特征在于，包括：　多极磁体，该多极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，使其随着所属多极磁体的旋转，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。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：宫下邦夫，见田村宗雄，小山顺二，
申请(专利权)人：谐波传动系统有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[]