磁編碼器的製作方法
2023-05-06 23:08:46 3
專利名稱：磁編碼器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種用於檢測工具機、エ業用機器人的關節等的旋轉角度的磁編碼器。
背景技術：
近年來，要求用於檢測工具機、エ業用機器人的關節的旋轉角度的磁編碼器具有高解析度、高耐久性及高可靠性。至今為止，在工具機、エ業用機器人中所使用的光學式編碼器能夠實現高解析度，但是由於使用LED、光電檢測 器等光學部件，因此被認為有耐油、塵埃、粉塵、熱等較差的問題。因此，對於在工具機、エ業用機器人工作的嚴苛的環境中所使用的編碼器，開始使用具有高耐久性及高可靠性的磁編碼器。對於能夠實現高解析度的磁編碼器，例如具有以下兩種類型。一種是圖8所示的專利文獻I所述的使用了具有多極磁化的許多磁極112的多極磁化磁體(磁鼓)111和磁傳感器113的編碼器101。另ー種是圖9所示的專利文獻2所述的使用了磁性體齒輪211、多個磁傳感器212A、212B (將A相的磁傳感器設為212A，將B相的磁傳感器設為212B)和多個偏置磁體(單極磁化磁體)213的編碼器201。在此，由於圖8所示的專利文獻I所述的多極磁化磁體111與單極磁體相比耐熱較差，因此，在工具機、エ業用機器人的關節的旋轉角度的檢測中應用圖9所示的專利文獻2所述的、使用了進ー步具有高耐久性、高可靠性的磁性體齒輪211、多個磁傳感器212A、212B及偏置磁體213的編碼器201成為主流。一般而言，圖9所示的專利文獻2所述的、使用了磁性體齒輪、磁傳感器及偏置磁體的磁編碼器為如圖10所示的結構。S卩，圖10所示的磁編碼器301具有圓板狀的磁性體齒輪304，其藉助軸承303固定在旋轉軸302上，且其平面與旋轉軸302的軸心相垂直，在周面上形成有齒部305 ;磁傳感器307，其與磁性體齒輪304的齒部305隔開規定的間隙而配置；以及偏置磁體310，其設在磁傳感器307上。而且，磁傳感器307以在磁性體齒輪304的徑向上與磁性體齒輪304的齒部305相対的方式配置，且設在磁性體齒輪304的旋轉方向上彼此不同的相位位置上。而且，磁傳感器307安裝在傳感器用電路基板306的磁性體齒輪304側的表面上，並且，偏置磁體310安裝在傳感器用電路基板306的與磁性體齒輪304側的表面相反的表面上。另ー方面，安裝有磁傳感器307的信號處理電路及編碼器輸出用電路312的電路基板311設置在與旋轉軸302的軸心垂直的平面上。而且，安裝在傳感器用電路基板306上的磁傳感器307經由安裝在傳感器用電路基板306上的連接器315、連接線纜314及安裝在電路基板311上的連接器313與磁傳感器307的信號處理電路及編碼器輸出用電路312相連接。在該圖10所示的磁編碼器301中，在檢測磁性體齒輪304的旋轉時，一般而言，如圖11所示，使用環狀地連接有4個磁阻元件307a、307b、307c、307d的4端子的磁阻元件(A相/B相的兩相輸出)作為磁傳感器307。在此，A相以與磁性體齒輪304的齒部305上的峰與谷相対的方式串聯地配置2個磁阻元件307a、307b而成。另外，B相以相對於A相僅錯開磁性體齒輪304的齒部305的1/4齒距P的方式串聯地配置2個磁阻元件307c、307d而成。然後，將直流電源309分別連接在A相及B相上，井分別將A相上的輸出端子308a的電位及B相上的輸出端子308b的電位作為輸出電壓取出。在此，A相上的輸出端子308a的電位及B相上的輸出端子308b的電位分別依賴於磁阻元件307a、307b、307c、307d的阻值，各磁阻元件307a、307b、307c、307d的阻值與施加於各磁阻元件307a、307b、307c、307d的磁通密度相應地變化，該磁通密度與從磁性體齒輪304的齒部305到各磁阻元件307a、307b、307c、307d的距離相應地變化。因而，在如圖11所示那樣配置有各磁阻元件307a、307b、307c、307d的情況下，如圖12所不，磁傳感器307的A相的輸出電壓及B相的輸出電壓為相位相差90度的正弦波輸出、餘弦波輸出。然後，通過對這些正弦波輸出及餘弦波輸出進行電插值(角度運算)，對磁性體齒輪304進行高精度的旋轉檢測。專利文獻I :日本特開平5-288571號公報專利文獻2 :日本特開平9-280887號公報
但是，在以往的、圖10所示的磁編碼器301中，存在有以下的問題點。S卩，在圖10所示的磁編碼器301的情況下，存在有如下這樣的問題磁性體齒輪304相對於旋轉軸302的偏心，在磁性體齒輪304旋轉時會引起從磁性體齒輪304的齒部305到磁傳感器307的距離變化，磁性體齒輪304旋轉I周的過程中A相及B相的各輸出電壓振幅發生較大的變化。
實用新型內容因而，本實用新型是鑑於上述的問題點而完成的，其目的在於提供一種即使在由磁性體形成的旋轉部相對於旋轉軸發生了偏心的情況下，也會減小磁傳感器的輸出電壓振幅的變化並提高對旋轉部的旋轉的檢測精度的磁編碼器。本實用新型中的技術方案I的磁編碼器具有圓板狀的旋轉部，其由磁性體形成，並固定在旋轉軸上且其平面與上述旋轉軸的軸心相垂直；磁傳感器，其與該旋轉部隔開規定的間隔而配置，至少為ー個；以及偏置磁體，其設在每個該磁傳感器上，至少為ー個，其特徵在於，上述旋轉部沿上述旋轉部的圓周方向具有多個形狀變化部，該形狀變化部在該旋轉部旋轉時，引起該旋轉部到上述磁傳感器的距離變化，上述磁傳感器被配置在與上述旋轉軸的軸心垂直的平面上，且其在上述旋轉部的板厚方向上與上述形狀變化部相對，上述偏置磁體沿與上述旋轉軸的軸心平行的方向磁化。採用該技術方案I的磁編碼器，由於磁傳感器被配置在與旋轉軸的軸心垂直的平面上，且其在由磁性體形成的旋轉部的板厚方向上與形狀變化部相對，因此，即使在由磁性體形成的旋轉部相對於旋轉軸發生了偏心的情況下，從旋轉部的形狀變化部到磁傳感器的距離也不會發生變化。因此，能夠提供ー種減小旋轉部旋轉I周的過程中磁傳感器的輸出電壓振幅的變化並提高對旋轉部的旋轉的檢測精度的磁編碼器。另外，本實用新型中的技術方案2的磁編碼器是根據技術方案I所述的磁編碼器，其特徵在於，將安裝有上述磁傳感器的信號處理電路及編碼器輸出用電路的電路基板設置在與上述旋轉軸的軸心垂直的平面上，且使其在上述旋轉部的板厚方向上與上述旋轉部相對，上述磁傳感器安裝在上述電路基板的與上述旋轉部相対的表面上，並且，上述偏置磁體安裝在上述電路基板的與上述旋轉部相対的表面相反側的表面上。採用該技術方案2的磁編碼器，在安裝有磁傳感器的信號處理電路及編碼器輸出用電路的電路基板上安裝磁傳感器及偏置磁體，因此，無需分別配置安裝有磁傳感器的信號處理電路及編碼器輸出用電路的電路基板與安裝有磁傳感器及偏置磁體的電路基板，能夠減少磁編碼器的部件的件數，並且能夠簡化磁編碼器的製造エ序。在以往的、圖10所示的磁編碼器301的情況下，分別配置有安裝有磁傳感器307的信號處理電路及編碼器輸出用電路312的電路基板311與安裝有磁傳感器307及偏置磁體310的傳感器用電路基板306。而且，本實用新型中的技術方案3的磁編碼器是根據技術方案2所述的磁編碼器，其特徵在幹，上述磁傳感器具有半導體磁阻元件，該半導體磁阻元件具有加工為多個矩形條狀的化合物半導體膜，其設在上述電路基板上；多個短路電極，其在該化合物半導體膜上沿該化合物半導體膜的寬度方向平行配置；以及取出電極，其經由連接導體分別連接在該多個短路電極的起點及終點上。
採用該技術方案3的磁編碼器，通過使用半導體磁阻元件作為磁傳感器，能夠對旋轉部的旋轉進行高精度的檢測。另外，本實用新型中的技術方案4的磁編碼器是根據技術方案I至3中的任I項所述的磁編碼器，其特徵在於，上述旋轉部的板厚為O. 4mm 2. 0_。若旋轉部的板厚比O. 4mm薄,則磁場變化較小,施加在磁傳感器上的磁通密度的變化較小，來自磁傳感器的輸出電壓的變化過小，而無法對旋轉部的旋轉進行高精度的檢測。另ー方面，若旋轉部的板厚比2. Omm厚，則旋轉部的慣性過大，而無法對旋轉部的旋轉進行高精度的檢測。因而，採用技術方案4的磁編碼器，能夠對旋轉部的旋轉進行高精度的檢測。另外，本實用新型中的技術方案5的磁編碼器是根據技術方案I至4中的任I項所述的磁編碼器，其特徵在於，沿上述旋轉部的圓周方向所具有的多個上述形狀變化部由沿上述旋轉部的圓周方向等間隔地設置的、貫穿上述旋轉部的板厚方向的多個槽形成。另外，本實用新型中的技術方案6的磁編碼器是根據技術方案I至4中的任I項所述的磁編碼器，其特徵在於，沿上述旋轉部的圓周方向所具有的多個上述形狀變化部由在上述旋轉部的與上述磁傳感器相対的表面上沿上述旋轉部的圓周方向等間隔地設置的多個凹部形成。另外，本實用新型中的技術方案7的磁編碼器是根據權利要求I至4中的任I項所述的磁編碼器，其特徵在於，沿上述旋轉部的圓周方向所具有的多個上述形狀變化部由在上述旋轉部的與上述磁傳感器相対的表面上沿上述旋轉部的圓周方向等間隔地設置的多個凸部形成。另外，本實用新型中的技術方案8的磁編碼器是根據技術方案I至4中的任I項所述的磁編碼器，其特徵在於，沿上述旋轉部的圓周方向所具有的多個上述形狀變化部由設在上述旋轉部的周面上的多個齒部形成。採用該技術方案5至8的磁編碼器，能夠以簡單的結構實現沿旋轉部的圓周方向所具有的多個形狀變化部。另外，由於多個形狀變化部在旋轉部的與磁傳感器相対的平面上沿旋轉部的圓周方向等間隔地設置，因此能夠對旋轉部的旋轉進行更高精度的檢測。[0029]而且，本實用新型中的技術方案9的磁編碼器是根據技術方案I至8中的任I項所述的磁編碼器，其特徵在於，在上述旋轉部上，沿內周方向上，與沿上述旋轉部的圓周方向所具有的多個上述形狀變化部隔開規定的間隔的位置上設置另外的形狀變化部，在與上述旋轉軸的軸心垂直的平面上設置另外的磁傳感器，且使其在上述旋轉部的板厚方向上與上述另外的形狀變化部相対。採用該技術方案9的磁編碼器，通過使用設在旋轉部上的另外的形狀變化部和另外的磁傳感器，能夠檢測旋轉部的旋 轉次數，並且能夠獲得旋轉的索引信號(indexsignal)。採用本實用新型的磁傳感器，能夠提供ー種減小旋轉部旋轉I周的過程中磁傳感器的輸出電壓振幅的變化並提高對旋轉部的旋轉的檢測精度的磁編碼器。
圖I是用於說明本實用新型的磁編碼器的第I實施方式的概略結構圖。圖2表示應用於圖I所示的磁編碼器的旋轉部，圖2的(A)是從背面側(磁傳感器側)觀察旋轉部的概略圖，圖2的⑶是沿圖2的(A)中的2B-2B線的剖視圖。圖3是應用於圖I所示的磁編碼器的磁傳感器的結構圖。圖4表示構成應用於圖I所示的磁編碼器的磁傳感器的半導體磁阻元件和應用磁性體的磁阻元件間的特性的比較，圖4的(A)是表示向應用磁性體的磁阻元件施加的磁通密度B與阻值R間的關係的曲線圖，圖4的(B)是表示向半導體磁阻元件施加的磁通密度B與阻值R間的關係的曲線圖。圖5表示形狀變化部的變形例，圖5的(A)是將形狀變化部設為凹部的例子的局部剖視圖，圖5的(B)是將形狀變化部設為凸部的例子的局部剖視圖，圖5的(C)是將形狀變化部設為齒部的例子的局部俯視圖。圖6是用於說明本實用新型的磁編碼器的第2實施方式的概略結構圖。圖7是從背面側(磁傳感器側)觀察應用於圖6所示的磁編碼器的旋轉部的的概略圖。圖8是用於說明以往的磁編碼器的一例的概略結構圖。圖9是用於說明以往的磁編碼器的另一例的概略結構圖。圖10是用於說明圖9所示的磁編碼器的一般的構造例的概略結構圖。圖11是表示在圖10所示的磁編碼器中，磁性體齒輪與磁傳感器(4端子的磁阻元件)的等效電路的圖。圖12是表示圖11所示的磁傳感器的輸出電壓的圖。
具體實施方式
以下，參照附圖詳細地說明用於實施本實用新型的方式(以下，稱為實施方式)。圖I是用於說明本實用新型的磁編碼器的第I實施方式的概略結構圖。圖2表示應用於圖I所示的磁編碼器的旋轉部，圖2的(A)是從背面側(磁傳感器側)觀察旋轉部的概略圖，圖2的⑶是沿圖2的(A)中的2B-2B線的剖視圖。圖I所示的磁編碼器I用於檢測工具機、エ業用機器人的關節等的旋轉角度，其具有圓板狀的旋轉部4，其由磁性體形成，並固定在旋轉軸2上且其平面與旋轉軸2的軸心相垂直；磁傳感器6(A相/B相的兩相輸出)，其與旋轉部4隔開規定的間隔而配置；以及偏置磁體12，其設在磁傳感器6上。在此，旋轉部4由圓板狀的磁性體構成，且藉助軸承3與旋轉軸2同步地繞旋轉軸2旋轉。如圖2所示，在該旋轉部4上，沿旋轉部的圓周方向具有多個形狀變化部4a，該形狀變化部4a在旋轉部4旋轉時，引起旋轉部4到磁傳感器6的距離變化。沿該旋轉部4的圓周方向所具有的多個形狀變化部4a由沿旋轉部4的圓周方向等間隔地設置(參照圖2的(A))的、貫穿旋轉部4的板厚方向的多個槽(參照圖2的(B))形成。另外，優選旋轉部4的板厚為O. 4mm 2. 0mm。若該板厚比O. 4mm薄,則磁場變化較小,施加在各磁傳感器6a、6b上的磁通密度的變化較小,來自這些各磁傳感器6a、6b的輸出電壓的變化過小,而無法對旋轉部4的旋轉進行高精度的檢測。另ー方面，若上述板厚比2. Omm厚，則旋轉部4的慣性過大。由於磁編碼器I的旋轉部4有時也在每分鐘6000轉左右的高速旋轉中使用，因此為了儘量減小旋轉部4的慣性，優選旋轉部4的板厚為2. Omm以下。另外，磁傳感器6被配置在與旋轉軸4的軸心垂直的平面上，且其在旋轉部4的板厚方向上與形狀變化部4a相対。具體而言，如圖I所示，將安裝有磁傳感器6的信號處理電路及編碼器輸出用電路13的電路基板5設置在與旋轉軸4的軸心垂直的平面上，且使其在旋轉部4的板厚方向上與旋轉部4相対，並將磁傳感器6安裝在電路基板5的與旋轉部4相對的表面上。而且，雖未圖不，但磁傳感器6的A相及B相設在旋轉部4的旋轉方向上彼此不同的相位位置上。另外，偏置磁體12以與磁傳感器6相對應的方式安裝在電路基板5的與旋轉部4相対的表面相反側的表面上。而且，偏置磁體12沿與旋轉軸2的軸心平行的方向磁化。另外，電路基板5安裝於磁編碼器I的殼體部分(未圖示)。另外，在將磁傳感器6的信號處理電路及編碼器輸出用電路13安裝在電路基板5上吋，由於從旋轉部4到磁傳感器6的距離越短磁傳感器6的輸出電壓振幅越大，因此將磁傳感器6的信號處理電路及編碼器輸出用電路13安裝在電路基板5的安裝磁傳感器6的表面相反側的表面上，並儘量減小從旋轉部4到磁傳感器6的距離。接著，參照圖3說明磁傳感器6的具體的結構。圖3是應用於圖I所示的磁編碼器的磁傳感器的結構圖。如圖3所示，磁傳感器6由在電路基板5上經由連接導體9環狀地連接有4個半導體磁阻元件10a、10b、10c、IOd的4端子的磁阻元件(A相/B相的兩相輸出)構成。在此，磁傳感器6的A相串聯地配置2個半導體磁阻兀件6a、6b而成。另外，磁傳感器6的B相串聯地配置2個半導體磁阻元件6c、6d而成。而且，各半導體磁阻元件6a、6b、6c、6d具有化合物半導體膜，其設在電路基板5上，且加工為多個矩形條狀；以及多個短路電極S1 8n，其在化合物半導體膜T1 7n_i上沿該化合物半導體膜T1 7n_i的寬度方向平行配置。而且，構成A相的半導體磁阻元件6a具有經由連接導體9、IOc連接在多個短路電極S1 8n的起點S1上的取出電極Ili和經由連接導體9、IOa連接在終點8n上的取出電極IlA0另外，半導體磁阻元件6b具有經由連接導體9、IOa連接在多個短路電極S1 8n的起點S1上的取出電極IlA和經由連接導體9、IOb連接在終點8n上的取出電極llg。另外，構成B相的半導體磁阻元件6c具有經由連接導體9、IOd連接在多個短路電極S1 8n的起點S1上的取出電極IlB和經由連接導體9、IOc連接在終點8n上的取出電極Ili。而且，半導體磁阻元件6d具有經由連接導體9、IOb連接在多個短路電極S1 8n的起點S1上的取出電極Ilg和經由連接導體9、IOd連接在終點8n上的取出電極11B。然後，經由取出電極IlgUli將未圖示的直流電源分別連接在磁傳感器6的A相及B相上，分別將A相上的取出電極IlA的電位及B相上的取出電極IlB的電位作為輸出電壓取出。然後，在旋轉部4旋轉的情況下，從旋轉部4的磁傳感器6側的表面到磁傳感器6的距離與從旋轉部4的形狀變化部4a到磁傳感器6的距離不同，相應地施加在磁傳感器6上的磁通密度發生變化，A相的輸出電壓及B相的輸出電壓為相位相差90度的正弦波輸出、餘弦波輸出。通過對這些正弦波輸出及餘弦波輸出進行電插值(角度運算)，對旋轉部4的旋轉進行檢測。 這樣，採用圖I所示的磁編碼器1，磁傳感器6被配置在與旋轉軸4的軸心垂直的平面上，且其在由磁性體形成旋轉部4的板厚方向上與形狀變化部4a相對，因此，即使在由磁性體形成的旋轉部4相對於旋轉軸發生了偏心的情況下，從旋轉部4的形狀變化部4a到磁傳感器6的距離也不會由於該偏心而發生變化。因此，能夠提供一種減小旋轉部4旋轉I周的過程中磁傳感器6的輸出電壓振幅(A相及B相的輸出電壓振幅)的變化並提高對旋轉部4的旋轉的檢測精度的磁編碼器I。另外，磁傳感器6由A相及B相的兩相輸出構成，因此，能夠檢測旋轉部4的旋轉方向。而且，A相的輸出電壓振幅的變化及B相的輸出電壓振幅的變化分別變小，因此，A相的輸出電壓振幅與B相的輸出電壓振幅間的差變小，能夠對旋轉部4的旋轉進行高精度的檢測。另外，採用圖I所示的磁編碼器1，在安裝有磁傳感器6的信號處理電路及編碼器輸出用電路13的電路基板5上安裝磁傳感器6及偏置磁體12，因此，無需分別配置安裝有磁傳感器6的信號處理電路及編碼器輸出用電路13的電路基板和安裝有磁傳感器6及偏置磁體12的電路基板，能夠減少磁編碼器I的部件的件數，並且能夠簡化磁傳感器I的制
造ェ序。在以往的、圖10所示的磁編碼器301的情況下，需要分別配置安裝有磁傳感器307的信號處理電路及編碼器輸出用電路312的電路基板311和安裝有磁傳感器307及偏置磁體310的傳感器用電路基板306。接著，說明不使用應用了通常使用的磁性體的磁阻元件而使用半導體磁阻元件6a、6b、6c、6d作為磁傳感器6的理由。作為應用了通常使用的磁性體的磁阻元件，列舉有各向異性磁阻元件(AMR元件)、巨磁阻元件(GMR元件)、隧道磁阻元件(TMR元件)及超巨磁阻元件(EMR元件)。在這些應用了磁性體的磁阻元件中，所施加的磁通密度B與阻值R間的關係如圖4的㈧所示。即，應用了磁性體的磁阻元件具有當磁通密度B増大時阻值R發生飽和的特性。因此，當由幹擾產生的強磁場作用於磁阻元件吋，隨著磁通密度B増大，阻值R發生飽和。若磁阻元件的阻值R飽和，則輸出電壓恆定，無法對旋轉部4的旋轉進行高精度的檢測。相對於此，在半導體磁阻元件中，所施加的磁通密度B與阻值R間的關係如圖4的(B)所示。即，當磁通密度B增大時，半導體磁阻元件的阻值R不飽和地不斷變化。因此，SP使由幹擾產生的強磁場作用於半導體磁阻元件，阻值R也會不飽和地始終發生變化，因此，輸出電壓不為恆定，能夠對旋轉部4的旋轉進行高精度的檢測。另外，在應用了磁性體的磁阻元件的情況下，由於存在磁滯，因此相對於磁通密度B不能確定唯一的阻值R。因此，在反覆對旋轉部4的旋轉進行檢測的情況下，無法進行高精度的旋轉檢測。相對於此，在半導體磁阻元件的情況下，無需考慮由磁滯引起的問題。另外，在應用了磁性體的磁阻元件的情況下，是檢測沿磁阻元件的面內方向作用的磁場的變化，相對於此，在半導體磁阻元件的情況下，是檢測沿半導體磁阻元件的板厚方向作用的磁場的變化，適合於配置在與旋轉軸4的軸心垂直的平面上且在旋轉部4的板厚方向上與形狀變化部4a相對的各磁傳感器6A、6B。根據以上理由，不使用應用了通常使用的磁性體的磁阻元件而使用半導體磁阻元件6a、6b、6c、6d作為磁傳感器6。接著，參照圖5，說明形成在旋轉部上的形狀變化部的變形例。圖5表示形狀變化部的變形例，圖5的(A)是將形狀變化部設為凹部的例子的局部剖視圖，圖5的(B)是將形狀變化部設為凸部的例子的局部剖視圖，圖5的(C)是將形狀變化部設為齒部的例子的局部俯視圖。沿旋轉部4的圓周方向所具有的多個形狀變化部4a，並不限於由沿旋轉部4的圓周方向等間隔地設置的、貫穿旋轉部4的板厚方向的多個槽形成的情況，只要是在旋轉部4旋轉時引起旋轉部4到磁傳感器6的距離變化的結構即可，能夠進行適當變更。例如，如圖5的⑷所示，也可以由在旋轉部4的與磁傳感器6相対的表面上沿旋轉部4的圓周方向等間隔地設置的多個凹部形成沿旋轉部4的圓周方向所具有的多個形狀變化部4a。另外，如圖5的⑶所示，也可以由在旋轉部4的與磁傳感器6相対的表面上沿旋轉部4的圓周方向等間隔地設置的多個凸部形成沿旋轉部4的圓周方向所具有的多個形狀變化部4a。而且，如圖5的(C)所示，沿旋轉部4的周向所具有的多個形狀變化部4a也可以由設在旋轉部4的周面上的多個齒部4a形成。齒部4a的齒線沿旋轉部4的板厚方向延伸。這樣，通過由槽、凹部、凸部及齒部形成形狀變化部4a，能夠以簡單的結構實現沿旋轉部4的圓周方向所具有的多個形狀變化部4a。另外，由於多個形狀變化部4a在旋轉部4的與磁傳感器6相対的表面上沿旋轉部4的圓周方向等間隔地設置，因此能夠對旋轉部4的旋轉進行更高精度的檢測。接著，參照圖6及圖7說明本實用新型的磁編碼器的第2實施方式。圖6是用於說明本實用新型的磁編碼器的第2實施方式的概略結構圖。圖7是從背面側(磁傳感器側)觀察應用於圖6所示的磁編碼器的旋轉部的概略圖。在圖6及圖7中，有時對與圖I及圖2所示的構件標註相同的附圖標記，並省略其說明。圖6所示的磁編碼器I的基本結構與圖I所示的磁編碼器I的基本結構相同，但是如圖7所示，在沿內周方向與沿旋轉部4的圓周方向所具有的多個形狀變化部4a隔開規定的間隔的位置上，設置I個另外的形狀變化部4b，在與旋轉軸2的軸心垂直的平面上設置另外的磁傳感器14，且使該磁傳感器14在旋轉部4的板厚方向上與另外的形狀變化部4b相対。另外的磁傳感器14安裝在安裝有磁傳感器6的信號處理電路及編碼器輸出用電路13的電路基板5的、安裝有磁傳感器6的表面上。在電路基板5的與旋轉部4相対的表面相反側的表面且與磁傳感器14相對應的位置上,安裝有偏置磁體15。在此，對於另外的形狀變化部4b的形狀，與形狀變化部4a相同地由貫穿旋轉部4的板厚方向的槽形成。但是，另外的形狀變化部4b只要是與形狀變化部4a相同地在旋轉部4旋轉時引起旋轉部4到磁傳感器14的距離變化的結構即可，能夠進行適當變更。例如，形狀變化部4b能夠由設在旋轉部4的與磁傳感器14相対的表面上的凹部或設在該面上的凸部形成。採用該圖6所示的磁編碼器1，通過使用設在旋轉部 4上的另外的形狀變化部4b和另外的磁傳感器14，能夠檢測旋轉部4的旋轉次數，並且能夠獲得旋轉的索引信號。以上，說明了本實用新型的實施方式，但是本實用新型並不限定於此，能夠進行各種變更、改良。例如，磁傳感器6並不限於I個，具有至少I個即可，也可以具有2個或3個以上。
偏置磁體也是一樣。另外，磁傳感器6隻要安裝於配置在與旋轉軸2的軸心垂直的平面上的基板上，且在旋轉部4的板厚方向上與形狀變化部4a相對即可，不一定必須安裝在安裝有磁傳感器6的信號處理電路及編碼器輸出用電路13的電路基板5上。而且，磁傳感器6並不限於由半導體磁阻元件構成的情況，也可以是應用了磁性體的各向異性磁阻元件(AMR元件)、巨磁阻元件(GMR元件)、隧道磁阻元件(TMR元件)及超巨磁阻元件(EMR元件)等磁阻元件。另外，旋轉部4的板厚不一定是0. 4mm 2. 0mm。附圖標記說明I、磁編碼器；2、旋轉軸；3、軸承；4、旋轉部；4a、形狀變化部；4b、另外的形狀變化部；5、電路基板；6、磁傳感器；6a、6b、6c、6d、半導體磁阻兀件J1 7m、化合物半導體膜；8: 8n、短路電極；9、10a、10b、10c、10d、連接導體；llA、llB、llg、lli、取出電極；12、偏置磁體；13、磁傳感器的信號處理電路及編碼器輸出用電路；14、另外的磁傳感器；15、偏置磁體。
權利要求1.ー種磁編碼器，其具有圓板狀的旋轉部，該旋轉部由磁性體形成，並固定在旋轉軸上且其平面與上述旋轉軸的軸心相垂直；磁傳感器，其與該旋轉部隔開規定的間隔而配置，至少為ー個；以及偏置磁體，其設在每個該磁傳感器上，至少為ー個，其特徵在幹， 上述旋轉部沿上述旋轉部的圓周方向具有多個形狀變化部，該形狀變化部在該旋轉部旋轉時，引起該旋轉部到上述磁傳感器的距離變化，上述磁傳感器被配置在與上述旋轉軸的軸心垂直的平面上，且其在上述旋轉部的板厚方向上與上述形狀變化部相對，上述偏置磁體被沿與上述旋轉軸的軸心平行的方向磁化。
2.根據權利要求I所述的磁編碼器，其特徵在幹， 將安裝有上述磁傳感器的信號處理電路及編碼器輸出用電路的電路基板設置在與上述旋轉軸的軸心垂直的平面上，且使其在上述旋轉部的板厚方向上與上述旋轉部相対；上述磁傳感器安裝在上述電路基板的與上述旋轉部相対的表面上，並且，上述偏置磁體安裝在上述電路基板的與上述旋轉部相対的表面相反側的表面上。
3.根據權利要求2所述的磁編碼器，其特徵在幹， 上述磁傳感器具有半導體磁阻元件，該半導體磁阻元件具有加工為多個矩形條狀的化合物半導體膜，其設在上述電路基板上；多個短路電極，其在該化合物半導體膜上沿該化合物半導體膜的寬度方向平行配置；以及取出電極，其經由連接導體分別連接在該多個短路電極的起點及終點上。
4.根據權利要求I所述的磁編碼器，其特徵在幹， 上述旋轉部的板厚為0. 4mm 2. 0mm。
5.根據權利要求2所述的磁編碼器，其特徵在幹， 上述旋轉部的板厚為0. 4mm 2. 0mm。
6.根據權利要求3所述的磁編碼器，其特徵在幹， 上述旋轉部的板厚為0. 4mm 2. 0mm。
7.根據權利要求I至6中的任I項所述的磁編碼器，其特徵在幹， 沿上述旋轉部的圓周方向所具有的多個上述形狀變化部由沿上述旋轉部的圓周方向等間隔地設置的、貫穿上述旋轉部的板厚方向的多個槽形成。
8.根據權利要求I至6中的任I項所述的磁編碼器，其特徵在幹， 沿上述旋轉部的圓周方向所具有的多個上述形狀變化部由在上述旋轉部的與上述磁傳感器相対的表面上沿上述旋轉部的圓周方向等間隔地設置的多個凹部形成。
9.根據權利要求I至6中的任I項所述的磁編碼器，其特徵在幹， 沿上述旋轉部的圓周方向所具有的多個上述形狀變化部由在上述旋轉部的與上述磁傳感器相対的表面上沿上述旋轉部的圓周方向等間隔地設置的多個凸部形成。
10.根據權利要求I至6中的任I項所述的磁編碼器，其特徵在幹， 沿上述旋轉部的圓周方向所具有的多個上述形狀變化部由設在上述旋轉部的周面上的多個齒部形成。
11.根據權利要求I至6中的任I項所述的磁編碼器，其特徵在幹， 在上述旋轉部，沿內周方向上，與沿上述旋轉部的圓周方向所具有的多個上述形狀變化部隔開規定的間隔的位置上設置另外的形狀變化部，在與上述旋轉軸的軸心垂直的平面上設置另外的磁傳感器，且使其在上述旋轉部的板厚方向上與上述另外的形狀變化部相對。
12.根據權利要求7所述的磁編碼器，其特徵在幹， 在上述旋轉部，沿內周方向上，與沿上述旋轉部的圓周方向所具有的多個上述形狀變化部隔開規定的間隔的位置上設置另外的形狀變化部，在與上述旋轉軸的軸心垂直的平面上設置另外的磁傳感器，且使其在上述旋轉部的板厚方向上與上述另外的形狀變化部相對。
13.根據權利要求8所述的磁編碼器，其特徵在幹， 在上述旋轉部，沿內周方向上，與沿上述旋轉部的圓周方向所具有的多個上述形狀變化部隔開規定的間隔的位置上設置另外的形狀變化部，在與上述旋轉軸的軸心垂直的平面上設置另外的磁傳感器，且使其在上述旋轉部的板厚方向上與上述另外的形狀變化部相對。
14.根據權利要求9所述的磁編碼器，其特徵在幹， 在上述旋轉部，沿內周方向上，與沿上述旋轉部的圓周方向所具有的多個上述形狀變化部隔開規定的間隔的位置上設置另外的形狀變化部，在與上述旋轉軸的軸心垂直的平面上設置另外的磁傳感器，且使其在上述旋轉部的板厚方向上與上述另外的形狀變化部相對。
15.根據權利要求10所述的磁編碼器，其特徵在幹， 在上述旋轉部，沿內周方向上，與沿上述旋轉部的圓周方向所具有的多個上述形狀變化部隔開規定的間隔的位置上設置另外的形狀變化部，在與上述旋轉軸的軸心垂直的平面上設置另外的磁傳感器，且使其在上述旋轉部的板厚方向上與上述另外的形狀變化部相對。
專利摘要本實用新型提供一種即使在由磁性體形成的旋轉部相對於旋轉軸發生了偏心的情況下，也會減小磁傳感器的輸出電壓振幅的變化並提高對旋轉部的旋轉的檢測精度的磁編碼器。磁編碼器(1)具有圓板狀的旋轉部(4)，其由磁性體形成，並固定在旋轉軸上且其平面與旋轉軸(2)的軸心相垂直；磁傳感器(6A)、(6B)，其與旋轉部隔開規定的間隔而配置，至少為一個；以及偏置磁體(12A)、(12B)，其設在每個磁傳感器上，至少為一個。旋轉部沿旋轉部的圓周方向具有多個形狀變化部(4a)，它們在旋轉部旋轉時，引起該旋轉部到磁傳感器的距離變化。磁傳感器配置在與旋轉軸的軸心垂直的平面上，且其在旋轉部的板厚方向上與形狀變化部相對。
文檔編號G01D5/245GK202648615SQ201220154369
公開日2013年1月2日 申請日期2012年4月12日 優先權日2012年3月5日
發明者西田聰佑, 藤本佳伸 申請人:旭化成微電子株式會社