JP2011095198A

JP2011095198A - Magnetic encoder

Info

Publication number: JP2011095198A
Application number: JP2009251609A
Authority: JP
Inventors: Taizo Iwami; 泰造石見; Koichi Takamune; 浩一高宗; Yoichi Omura; 陽一大村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-11-02
Filing date: 2009-11-02
Publication date: 2011-05-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized and highly-reliable magnetic encoder capable of high-precision position detection. <P>SOLUTION: This magnetic encoder includes a magnetic drum provided with a cylindrical block magnet on the outer circumference of a rotating drum, magnetic sensors arranged oppositely at prescribed intervals on the outer circumferential surface of the cylindrical block magnet of the magnetic drum, and a rotating shaft bonded to the center of the magnetic drum. A plurality of tracks having magnetic poles are provided in the circumferential direction of the outer circumferential surface of the cylindrical block magnet, and grooves are formed between the plurality of tracks. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、高精度の位置決めが必要なサーボモータ等に利用される磁気エンコーダに関するものである。 The present invention relates to a magnetic encoder used for a servo motor or the like that requires high-precision positioning.

磁気エンコーダは、例えば、回転可能な磁気ドラムと、磁気センサと、磁気ドラムの中心に設けられた回転軸と、この回転軸を回転自在に保持するハウジングとで構成されている。そして、磁気ドラムは、回転ドラムと、回転ドラムの外周部に設けられ、且つ所望の着磁パターンで着磁された磁気相とで形成されている。
最近、工作機械、ＮＣ、ロボット等で使用されるサーボモータは、小型化と、高い信頼性と、位置検出の高精度化とが要求されている。そのため、サーボモータを制御する磁気センサは高信頼化と高精度化とが必要である。
しかし、サーボモータが、ノイズの大きな環境や、電源ラインや磁石等の外部磁場の影響を受けやすい環境で用いられると、磁気エンコーダの磁気センサ出力におけるノイズ比率が増加し、磁気エンコーダの信頼性が低下する。 The magnetic encoder includes, for example, a rotatable magnetic drum, a magnetic sensor, a rotation shaft provided at the center of the magnetic drum, and a housing that rotatably holds the rotation shaft. The magnetic drum is formed of a rotating drum and a magnetic phase that is provided on the outer periphery of the rotating drum and is magnetized with a desired magnetization pattern.
Recently, servo motors used in machine tools, NCs, robots, and the like are required to be downsized, highly reliable, and highly accurate in position detection. Therefore, the magnetic sensor that controls the servomotor needs to be highly reliable and highly accurate.
However, if the servo motor is used in a noisy environment or an environment that is susceptible to the influence of external magnetic fields such as power lines and magnets, the noise ratio in the magnetic sensor output of the magnetic encoder increases, and the reliability of the magnetic encoder increases. descend.

磁気エンコーダの信頼性の低下を防止する手段は、磁気ドラムの磁気相の磁力を大きくすることであり、磁力の大きな磁気相としては、ブロック状の磁石が挙げられる。
例えば、磁力の大きな磁気ドラムを用いた磁気エンコーダとして、回転ドラムである磁石保持ドラムの外周部に円筒状の成形磁石を接着剤等により固定した磁気ドラムと、磁気ドラムの外周面と所定の間隔を持って対向するように、配設固定された磁気センサとを備えた磁気エンコーダがある（例えば、特許文献１参照）。 A means for preventing a decrease in the reliability of the magnetic encoder is to increase the magnetic force of the magnetic phase of the magnetic drum, and examples of the magnetic phase having a large magnetic force include block-shaped magnets.
For example, as a magnetic encoder using a magnetic drum having a large magnetic force, a magnetic drum in which a cylindrical molded magnet is fixed to the outer peripheral portion of a magnet holding drum, which is a rotating drum, with an adhesive or the like, and a predetermined interval from the outer peripheral surface of the magnetic drum There is a magnetic encoder provided with a magnetic sensor arranged and fixed so as to face each other (see, for example, Patent Document 1).

また、磁気エンコーダの高精度な位置検出を実現する手段としては、着磁パターンの異なる複数組の磁気エンコーダを設けることが挙げられる。しかし、このような構成では、部品点数が多くなるとともに、装置全体の構造が複雑となり、小型化の要請に反するとの問題があった。
このような課題を克服するものとして、回転ドラムの外周面に、着磁パターンが異なる複数の磁気相、例えば、基準点信号を発するＺ相の他に、磁極配置数が異なるインクリメント相（ＩＮＣ相と記す）を設けた磁気ドラムと、各相に対向した複数の磁気センサとが用いられた磁気エンコーダがある（例えば、特許文献２参照）。 As a means for realizing highly accurate position detection of the magnetic encoder, providing a plurality of sets of magnetic encoders having different magnetization patterns can be mentioned. However, such a configuration has a problem that the number of parts is increased and the structure of the entire apparatus is complicated, which is against the demand for downsizing.
In order to overcome such a problem, a plurality of magnetic phases having different magnetization patterns, for example, a Z phase for generating a reference point signal, and an incremental phase (INC phase) having a different number of magnetic poles are arranged on the outer peripheral surface of the rotating drum. There is a magnetic encoder using a magnetic drum provided with a plurality of magnetic sensors facing each phase (for example, see Patent Document 2).

特開平０３−２７４４１３号公報（第３頁、第３図）Japanese Patent Laid-Open No. 03-274413 (page 3, FIG. 3) 特開平０１−２２３３０９号公報（第２頁、第８図）Japanese Unexamined Patent Publication No. 01-223309 (2nd page, FIG. 8)

小型化と高信頼化と高精度化とを可能にする磁気エンコーダは、特許文献１に記載の磁気エンコーダと特許文献２に記載の磁気エンコーダとを組み合わせることにより実現できる。すなわち、特許文献１に記載の円筒状のブロック磁石の外周面に、複数の磁気相である着磁トッラクを形成し、各着磁トッラクに対向して複数の磁気センサを設けることである。 A magnetic encoder that enables miniaturization, high reliability, and high accuracy can be realized by combining the magnetic encoder described in Patent Document 1 and the magnetic encoder described in Patent Document 2. In other words, a plurality of magnetized tracks, which are a plurality of magnetic phases, are formed on the outer peripheral surface of the cylindrical block magnet described in Patent Document 1, and a plurality of magnetic sensors are provided opposite to each magnetized track.

このような磁気エンコーダにおいて、小型化するためには、各着磁トラック間の間隔を狭くする必要がある。
しかし、各着磁トラック間の間隔を狭くすると、各着磁トラックが強い磁力を有するとともに、着磁の時に着磁器が発生する強い磁力により着磁トラックの外の領域まで着磁されるので、着磁トラック間の磁気干渉により磁気センサに感知される磁束密度が変動し、磁気センサの出力信号に歪が生じ、磁気エンコーダの位置検出精度が低下するとの問題があった。 In order to reduce the size of such a magnetic encoder, it is necessary to narrow the interval between the magnetized tracks.
However, if the interval between each magnetized track is narrowed, each magnetized track has a strong magnetic force and is magnetized to the area outside the magnetized track by the strong magnetic force generated by the magnetizer when magnetized. There is a problem that the magnetic flux density sensed by the magnetic sensor fluctuates due to magnetic interference between the magnetized tracks, the output signal of the magnetic sensor is distorted, and the position detection accuracy of the magnetic encoder is lowered.

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、小型で、信頼性が高く、且つ高精度な位置検出が可能な磁気エンコーダを得ることである。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to obtain a magnetic encoder that is small in size, highly reliable, and capable of highly accurate position detection.

本発明に係わる磁気エンコーダは、回転ドラムの外周部に円筒状ブロック磁石を設けた磁気ドラムと、磁気ドラムにおける円筒状ブロック磁石の外周面に所定の間隔をあけて対向させて配置した磁気センサと、磁気ドラムの中心に結合された回転軸とを備えた磁気エンコーダであって、円筒状ブロック磁石の外周面の円周方向に、磁極を有する複数のトラックを備え、複数のトラックの間に溝が形成されたものである。 A magnetic encoder according to the present invention includes a magnetic drum provided with a cylindrical block magnet on the outer peripheral portion of a rotating drum, and a magnetic sensor arranged to face the outer peripheral surface of the cylindrical block magnet in the magnetic drum with a predetermined gap therebetween. A magnetic encoder having a rotating shaft coupled to the center of the magnetic drum, the magnetic encoder having a plurality of tracks having magnetic poles in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the cylindrical block magnet, and a groove between the plurality of tracks Is formed.

本発明に係わる磁気エンコーダは、回転ドラムの外周部に円筒状ブロック磁石を設けた磁気ドラムと、磁気ドラムにおける円筒状ブロック磁石の外周面に所定の間隔をあけて対向させて配置した磁気センサと、磁気ドラムの中心に結合された回転軸とを備えた磁気エンコーダであって、円筒状ブロック磁石の外周面の円周方向に、磁極を有する複数のトラックを備え、複数のトラックの間に溝が形成されたものであり、小型化できるとともに、信頼性が高く、高精度な位置検出が可能である。 A magnetic encoder according to the present invention includes a magnetic drum provided with a cylindrical block magnet on the outer peripheral portion of a rotating drum, and a magnetic sensor arranged to face the outer peripheral surface of the cylindrical block magnet in the magnetic drum with a predetermined gap therebetween. A magnetic encoder having a rotating shaft coupled to the center of the magnetic drum, the magnetic encoder having a plurality of tracks having magnetic poles in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the cylindrical block magnet, and a groove between the plurality of tracks In addition to being able to be miniaturized, highly reliable and highly accurate position detection is possible.

本発明の実施の形態１に係わる磁気エンコーダの主要な構成を示す斜視模式図である。It is a perspective schematic diagram which shows the main structures of the magnetic encoder concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係わる磁気エンコーダに用いられる磁気ドラムの上面の模式図（ａ）と側面の模式図（ｂ）とである。It is the schematic diagram (a) of the upper surface of the magnetic drum used for the magnetic encoder concerning Embodiment 1 of this invention, and the schematic diagram (b) of a side surface. 本発明の実施の形態１に係わる磁気エンコーダの磁気ドラムにおける円筒状ボンド磁石の着磁状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the magnetization state of the cylindrical bond magnet in the magnetic drum of the magnetic encoder concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係わる磁気エンコーダの磁気ドラムにおける円筒状ボンド磁石の内部の磁化の状態と磁石外部の磁場とを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state of magnetization inside the cylindrical bond magnet in the magnetic drum of the magnetic encoder concerning Embodiment 1 of this invention, and the magnetic field outside a magnet. 本発明の実施の形態１に係わる磁気エンコーダの磁気ドラムにおけるＩＮＣ相トラックに対して所定の間隔をあけて配置された磁気センサユニットを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the magnetic sensor unit arrange | positioned at predetermined intervals with respect to the INC phase track in the magnetic drum of the magnetic encoder concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係わる磁気エンコーダに用いられた磁気センサユニットの等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit of the magnetic sensor unit used for the magnetic encoder concerning Embodiment 1 of this invention. 実施例１の磁気エンコーダにおける、ＩＮＣ相トラックの領域の磁束密度の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the magnetic flux density of the area | region of the INC phase track in the magnetic encoder of Example 1. FIG. 実施例１の磁気エンコーダにおける、溝の領域の磁束密度の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the magnetic flux density of the area | region of a groove | channel in the magnetic encoder of Example 1. FIG. 比較例１の従来の磁気エンコーダに用いられる磁気ドラムの上面の模式図（ａ）と側面の模式図（ｂ）とである。FIG. 6 is a schematic diagram (a) of the top surface and a schematic diagram (b) of the side surface of the magnetic drum used in the conventional magnetic encoder of Comparative Example 1. FIG. 比較例１の従来の磁気エンコーダに用いられる磁気ドラムにおける円筒状ボンド磁石の着磁状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the magnetization state of the cylindrical bond magnet in the magnetic drum used for the conventional magnetic encoder of the comparative example 1. FIG. 比較例１の磁気エンコーダにおける、ＩＮＣ相トラックの領域の磁束密度の変化を示す図である。6 is a diagram showing a change in magnetic flux density in an INC phase track region in the magnetic encoder of Comparative Example 1. FIG. 比較例１の磁気エンコーダにおける、中間相の領域の磁束密度の変化を示す図である。6 is a diagram showing a change in magnetic flux density in an intermediate phase region in the magnetic encoder of Comparative Example 1. FIG. 、実施例１の磁気エンコーダにおける、磁気ドラムの円筒状ボンド磁石が発生する磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an axial distribution of amplitude peak values of magnetic flux density generated by a cylindrical bond magnet of a magnetic drum in the magnetic encoder of Example 1. 比較例１の磁気エンコーダにおける、磁気ドラムの円筒状ボンド磁石が発生する磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the axial direction of the amplitude peak value of the magnetic flux density which the cylindrical bond magnet of a magnetic drum in the magnetic encoder of the comparative example 1 generate | occur | produces. 溝の深さＶｄが０．２ｍｍの磁気エンコーダにおける、磁気ドラムの円筒状ボンド磁石が発生する磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the axial direction of the amplitude peak value of the magnetic flux density which the cylindrical bond magnet of a magnetic drum generate | occur | produces in the magnetic encoder whose groove depth Vd is 0.2 mm. 溝の深さＶｄが０．１ｍｍの磁気エンコーダにおける、磁気ドラムの円筒状ボンド磁石が発生する磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the axial direction of the amplitude peak value of the magnetic flux density which the cylindrical bond magnet of a magnetic drum generate | occur | produces in the magnetic encoder whose groove depth Vd is 0.1 mm. 磁気エンコーダの磁気ドラムにおける円筒状ボンド磁石の溝の深さＶｄと積算磁束量変動比との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the depth Vd of the groove | channel of the cylindrical bond magnet in the magnetic drum of a magnetic encoder, and an integrated magnetic flux amount fluctuation | variation ratio. 溝の幅Ｗｄが０．５ｍｍの磁気エンコーダにおける、磁気ドラムの円筒状ボンド磁石が発生する磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the axial direction of the amplitude peak value of the magnetic flux density which the cylindrical bond magnet of a magnetic drum generates in the magnetic encoder whose groove width Wd is 0.5 mm. 溝の幅Ｗｄが０．７５ｍｍの磁気エンコーダにおける、磁気ドラムの円筒状ボンド磁石が発生する磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the axial direction of the amplitude peak value of the magnetic flux density which the cylindrical bond magnet of a magnetic drum generates in the magnetic encoder whose groove width Wd is 0.75 mm. 溝の幅Ｗｄが１．５ｍｍの磁気エンコーダにおける、磁気ドラムの円筒状ボンド磁石が発生する磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the axial direction of the amplitude peak value of the magnetic flux density which the cylindrical bond magnet of a magnetic drum produces | generates in the magnetic encoder whose groove width Wd is 1.5 mm. 中間相の幅Ｗｍが０．５ｍｍの磁気エンコーダにおける、磁気ドラムの円筒状ボンド磁石が発生する磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the axial direction of the amplitude peak value of the magnetic flux density which the cylindrical bond magnet of a magnetic drum produces | generates in the magnetic encoder whose width Wm of an intermediate | middle phase is 0.5 mm. 中間相の幅Ｗｍが０．７５ｍｍの磁気エンコーダにおける、磁気ドラムの円筒状ボンド磁石が発生する磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the axial direction of the amplitude peak value of the magnetic flux density which the cylindrical bond magnet of a magnetic drum produces | generates in the magnetic encoder whose width Wm of an intermediate | middle phase is 0.75 mm. 中間相の幅Ｗｍが１．５ｍｍの磁気エンコーダにおける、磁気ドラムの円筒状ボンド磁石が発生する磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the axial direction of the amplitude peak value of the magnetic flux density which the cylindrical bond magnet of a magnetic drum generate | occur | produces in the magnetic encoder whose width Wm of an intermediate | middle phase is 1.5 mm. 磁気エンコーダの磁気ドラムにおける円筒状ボンド磁石の溝の幅Ｗｄと積算磁束量変動比との関係、および、磁気エンコーダの磁気ドラムにおける円筒状ボンド磁石の中間相の幅Ｗｍと積算磁束量変動比との関係を示す図である。The relationship between the groove width Wd of the cylindrical bond magnet in the magnetic drum of the magnetic encoder and the integrated magnetic flux amount fluctuation ratio, and the width Wm of the intermediate phase of the cylindrical bond magnet in the magnetic drum of the magnetic encoder and the integrated magnetic flux amount fluctuation ratio. It is a figure which shows the relationship. 本発明の実施の形態４に係わる磁気エンコーダに用いられる磁気ドラムの上面の模式図（ａ）と側面の模式図（ｂ）とである。It is the schematic diagram (a) of the upper surface of the magnetic drum used for the magnetic encoder concerning Embodiment 4 of this invention, and the schematic diagram (b) of a side surface.

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係わる磁気エンコーダの主要な構成を示す斜視模式図である。
図２は、本発明の実施の形態１に係わる磁気エンコーダに用いられる磁気ドラムの上面の模式図（ａ）と側面の模式図（ｂ）とである。
図１に示すように、本実施の形態の磁気エンコーダ１００は、磁気ドラム１と、磁気ドラム１の外周面と所定の間隔をあけて対向させて配置された磁気センサ１１と、磁気ドラム１の中心に結合された回転軸１２とを備えている。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a main configuration of a magnetic encoder according to Embodiment 1 of the present invention.
2A and 2B are a schematic diagram (a) of the top surface and a schematic diagram (b) of the side surface of the magnetic drum used in the magnetic encoder according to Embodiment 1 of the present invention.
As shown in FIG. 1, a magnetic encoder 100 according to the present embodiment includes a magnetic drum 1, a magnetic sensor 11 arranged to face the outer peripheral surface of the magnetic drum 1 with a predetermined gap, and a magnetic drum 1. And a rotating shaft 12 coupled to the center.

また、図２（ａ）に示すように、磁気ドラム１は、回転ドラム３と回転ドラム３の外周部に設けられた円筒状のブロック磁石である円筒状ボンド磁石２で形成されている。そして、回転ドラム３への円筒状ボンド磁石２の固定は、例えば接着で行われる。
また、図２（ｂ）に示すように、円筒状ボンド磁石２の外周面には、円周方向に複数のＮ極とＳ極との磁極４ａが交互に等しい磁極ピッチで形成された、回転角度を高精度に検出させるＩＮＣ相トラック４と、磁気ドラム１の一周の基準点信号を発生させる１極のみの磁極５ａを有し、且つＩＮＣ相トラック４と平行に形成されたＺ相トラック５と、ＩＮＣ相トラック４とＺ相トラック５との間に設けられた磁化されていない溝６とが形成されている。 As shown in FIG. 2A, the magnetic drum 1 is formed of a rotating drum 3 and a cylindrical bonded magnet 2 that is a cylindrical block magnet provided on the outer periphery of the rotating drum 3. And fixation of the cylindrical bond magnet 2 to the rotating drum 3 is performed by adhesion, for example.
Further, as shown in FIG. 2 (b), on the outer peripheral surface of the cylindrical bonded magnet 2, a plurality of magnetic poles 4a of N poles and S poles are alternately formed at equal magnetic pole pitches in the circumferential direction. An Z-phase track 5 having an INC phase track 4 for detecting the angle with high accuracy and a magnetic pole 5a having only one pole for generating a reference point signal for one round of the magnetic drum 1 and formed in parallel with the INC phase track 4 In addition, a non-magnetized groove 6 provided between the INC phase track 4 and the Z phase track 5 is formed.

図３は、本発明の実施の形態１に係わる磁気エンコーダの磁気ドラムにおける円筒状ボンド磁石の着磁状態を示す模式図である。
図４は、本発明の実施の形態１に係わる磁気エンコーダの磁気ドラムにおける円筒状ボンド磁石の内部の磁化の状態と磁石外部の磁場とを示す模式図である。
図３に示すように、太線矢印で示されたＩＮＣ相トラック４の磁極４ａの磁化方向２０ａと、太線矢印で示されたＺ相トラック５の磁極５ａの磁化方向２０ｂとは、Ｓ極からＮ極方向である。 FIG. 3 is a schematic diagram showing a magnetization state of a cylindrical bonded magnet in the magnetic drum of the magnetic encoder according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram showing the state of magnetization inside the cylindrical bonded magnet and the magnetic field outside the magnet in the magnetic drum of the magnetic encoder according to Embodiment 1 of the present invention.
As shown in FIG. 3, the magnetization direction 20a of the magnetic pole 4a of the INC phase track 4 indicated by the bold arrow and the magnetization direction 20b of the magnetic pole 5a of the Z-phase track 5 indicated by the thick arrow are N to N. Polar direction.

図３では、磁極の磁化方向を簡単に太線矢印で示したが、図４では、円筒状ボンド磁石２の内部で円弧状に分布をしている磁化２１を、実線矢印で示した。また、円弧状に分布した磁化により発生する磁束の流れ２２を、点線矢印で示した。
そして、磁化分布が円弧状となるのは、使用した円筒状ボンド磁石２が等方性であり、円筒状ボンド磁石２の磁化を、円筒状ボンド磁石２の外周面の外側に配置される着磁器（図示せず）から発生する磁力の分布により、行なうためである。
また、Ｎ極とＳ極との磁極ピッチがＰである円筒状ボンド磁石２は、外周面から中心方向に向かって磁極ピッチＰの半分、すなわち０．５Ｐの深さまでが磁化される。 In FIG. 3, the magnetization direction of the magnetic pole is simply indicated by a thick arrow, but in FIG. 4, the magnetization 21 distributed in an arc shape inside the cylindrical bond magnet 2 is indicated by a solid arrow. Further, a magnetic flux flow 22 generated by magnetization distributed in an arc shape is indicated by a dotted arrow.
The distribution of the magnetization becomes an arc shape because the used cylindrical bond magnet 2 is isotropic, and the magnetization of the cylindrical bond magnet 2 is placed outside the outer peripheral surface of the cylindrical bond magnet 2. This is because the distribution is based on the magnetic force generated from the porcelain (not shown).
Further, the cylindrical bonded magnet 2 in which the magnetic pole pitch between the N pole and the S pole is P is magnetized up to a half of the magnetic pole pitch P from the outer peripheral surface toward the center, that is, to a depth of 0.5P.

図５は、本発明の実施の形態１に係わる磁気エンコーダの磁気ドラムにおけるＩＮＣ相トラックに対して所定の間隔をあけて配置された磁気センサユニットを示す模式図である。
図６は、本発明の実施の形態１に係わる磁気エンコーダに用いられた磁気センサユニットの等価回路を示す図である。
図５に示すように、磁気センサユニット１１ａは、磁極ピッチＰの半分、すなわち０．５Ｐの間隔をあけて対向した第１の磁気抵抗素子２３ａと第２の磁気抵抗素子２３ｂとを備えている。そして、磁気センサユニット１１ａは、第１の磁気抵抗素子２３ａおよび第２の磁気抵抗素子２３ｂの長手方向が、ＩＮＣ相トラック４の円周方向と略直角に交差するように配置される。 FIG. 5 is a schematic diagram showing a magnetic sensor unit arranged at a predetermined interval with respect to the INC phase track in the magnetic drum of the magnetic encoder according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing an equivalent circuit of the magnetic sensor unit used in the magnetic encoder according to Embodiment 1 of the present invention.
As shown in FIG. 5, the magnetic sensor unit 11a includes a first magnetoresistive element 23a and a second magnetoresistive element 23b facing each other with a half of the magnetic pole pitch P, that is, with an interval of 0.5P. . The magnetic sensor unit 11a is arranged such that the longitudinal direction of the first magnetoresistive element 23a and the second magnetoresistive element 23b intersects the circumferential direction of the INC phase track 4 at substantially right angles.

また、第１の磁気抵抗素子２３ａと第２の磁気抵抗素子２３ｂとの一端側は電気的に結合されるとともに、第２の端子２４ｂと接続している。また、第１の磁気抵抗素子２３ａの他端側は第１の端子２４ａと接続し、第２の磁気抵抗素子２３ｂの他端側は第３の端子２４ｃと接続している。
そして、図６の等価回路に示すように、磁気センサユニット１１ａは、第１の端子２４ａと第３の端子２４ｃとの間に直流電源２５が接続され、第２の端子２４ｂと第３の端子２４ｃとの間に信号の検出器（図示せず）が接続される。 One end sides of the first magnetoresistive element 23a and the second magnetoresistive element 23b are electrically coupled and connected to the second terminal 24b. The other end side of the first magnetoresistive element 23a is connected to the first terminal 24a, and the other end side of the second magnetoresistive element 23b is connected to the third terminal 24c.
As shown in the equivalent circuit of FIG. 6, in the magnetic sensor unit 11a, a DC power supply 25 is connected between the first terminal 24a and the third terminal 24c, and the second terminal 24b and the third terminal are connected. A signal detector (not shown) is connected to 24c.

すなわち、磁気ドラム１が回転すると、第１と第２との磁気抵抗素子２３ａ，２３ｂに加わる磁束密度が変化することにより、第１と第２との磁気抵抗素子２３ａ，２３ｂの抵抗値が変化し、磁気ドラム１の回転位置に応じた電気信号が検出器に出力される。
また、図示しないが、Ｚ相トラック５に対しても、磁気センサユニット１１ａと同様な磁気センサユニットが、同様にして配設されている。
すなわち、磁気センサ１１は、ＩＮＣ相トラック４に対して配設された磁気センサユニットとＺ相トラック５に対して配設された磁気センサユニットとを備えている。 That is, when the magnetic drum 1 rotates, the magnetic flux density applied to the first and second magnetoresistive elements 23a and 23b changes, so that the resistance values of the first and second magnetoresistive elements 23a and 23b change. An electrical signal corresponding to the rotational position of the magnetic drum 1 is output to the detector.
Further, although not shown, a magnetic sensor unit similar to the magnetic sensor unit 11a is also provided for the Z-phase track 5 in the same manner.
That is, the magnetic sensor 11 includes a magnetic sensor unit provided for the INC phase track 4 and a magnetic sensor unit provided for the Z phase track 5.

次に、本実施の形態の磁気エンコーダ１００が高精度である機構について説明する。
磁気ドラム１の円筒状ボンド磁石２の外周面に、複数のＮ極とＳ極との磁極４ａが交互に等しい磁極ピッチに形成されたＩＮＣ相トラックと１極のみの磁極５ａを有するＺ相トラックとを近接して配置すると、Ｚ相の磁極５ａの近傍のＩＮＣ相とＺ相の磁極５ａがない領域のＩＮＣ相とでは、Ｚ相の影響の違いにより、ＩＮＣ相検出用の磁気センサユニットの配置位置での磁束密度が異なる。すなわち、Ｚ相の磁極５ａが近接しているＩＮＣ相の磁極４ａでは、Ｚ相の磁極５ａがない部分と比較してＩＮＣ相の磁極４ａの磁束密度が強められる。
しかし、本実施の形態の磁気エンコーダ１００は、磁気ドラム１の円筒状ボンド磁石２の外周面における、ＩＮＣ相トラック４とＺ相トラック５との間に、溝６が設けられており、Ｚ相のＩＮＣ相への影響を軽減でき、Ｚ相の磁極５ａの有無にかかわらずＩＮＣ相の磁極４ａの磁束密度は、安定している。 Next, a mechanism in which the magnetic encoder 100 of the present embodiment is highly accurate will be described.
A Z-phase track having an INC-phase track in which a plurality of N-pole and S-pole magnetic poles 4a are alternately formed on the outer peripheral surface of the cylindrical bonded magnet 2 of the magnetic drum 1 at an equal magnetic pole pitch and a single-pole magnetic pole 5a. Between the INC phase in the vicinity of the Z-phase magnetic pole 5a and the INC phase in the region without the Z-phase magnetic pole 5a due to the difference in the influence of the Z-phase, the magnetic sensor unit for detecting the INC phase The magnetic flux density at the location is different. That is, in the INC-phase magnetic pole 4a close to the Z-phase magnetic pole 5a, the magnetic flux density of the INC-phase magnetic pole 4a is increased compared to the portion without the Z-phase magnetic pole 5a.
However, in the magnetic encoder 100 of the present embodiment, a groove 6 is provided between the INC phase track 4 and the Z phase track 5 on the outer peripheral surface of the cylindrical bonded magnet 2 of the magnetic drum 1, and the Z phase The magnetic flux density of the INC-phase magnetic pole 4a is stable regardless of the presence or absence of the Z-phase magnetic pole 5a.

実施例１．
本実施の形態の磁気エンコーダ１００の効果を、実施例により詳細に説明する。
実施例１に示す本実施の形態の磁気エンコーダでは、磁気ドラム１に用いられる円筒状ボンド磁石２は、ネオジム系磁性粉末を用い射出成形で形成した等方性ボンド磁石である。そして、円筒状ボンド磁石２の寸法は、外径Φｏが１００ｍｍ、内径Φｉが９６ｍｍ、厚みＨが６ｍｍである。
また、ＩＮＣ相トラック４は、Ｎ極とＳ極との磁極４ａが交互に等しい磁極ピッチに形成された５１２極を有しており、磁極４ａの長さは磁極ピッチである０．６ｍｍで、磁気ドラム１における円筒状ボンド磁石２の厚み方向である軸方向のトラックの幅は２．５ｍｍである。
また、１極が形成されているＺ相トラック５も、磁極５ａの長さは０．６ｍｍで、軸方向のトラックの幅は２．５ｍｍである。 Example 1.
The effect of the magnetic encoder 100 of the present embodiment will be described in detail with reference to examples.
In the magnetic encoder of the present embodiment shown in Example 1, the cylindrical bonded magnet 2 used in the magnetic drum 1 is an isotropic bonded magnet formed by injection molding using neodymium-based magnetic powder. The dimensions of the cylindrical bonded magnet 2 are an outer diameter Φo of 100 mm, an inner diameter Φi of 96 mm, and a thickness H of 6 mm.
The INC phase track 4 has 512 poles in which the magnetic poles 4a of the N pole and the S pole are alternately formed at the same magnetic pole pitch, and the length of the magnetic pole 4a is 0.6 mm which is the magnetic pole pitch. The width of the axial track which is the thickness direction of the cylindrical bonded magnet 2 in the magnetic drum 1 is 2.5 mm.
In the Z-phase track 5 in which one pole is formed, the length of the magnetic pole 5a is 0.6 mm, and the width of the track in the axial direction is 2.5 mm.

また、ＩＮＣ相トラック４とＺ相トラック５との間の溝６は、コの字状であり、幅Ｗｄが１ｍｍで、深さＶｄが０．５ｍｍである。そして、溝６の領域は磁化されていないので、磁化が０で、非透磁率は１である。
また、磁気センサ１１を形成する各磁気センサユニット１１ａは、磁気ドラム１の円筒状ボンド磁石２の外周面から０．５ｍｍ離れた位置に配置してある。
実施例１の磁気エンコーダは、磁気ドラム１の円筒状ボンド磁石２における、ＩＮＣ相トラック４の磁極４ａの長さは磁極ピッチＰである０．６ｍｍで、Ｚ相トラックの磁極５ａの長さも０．６ｍｍであるので、各磁極トラック４，５ともに、０．５Ｐの深さである０．３ｍｍの深さまでの磁石内が磁化されている。そして、磁石内での深さが０．３ｍｍを超えると、磁化は徐々に弱くなっていく。 Further, the groove 6 between the INC phase track 4 and the Z phase track 5 is U-shaped, has a width Wd of 1 mm, and a depth Vd of 0.5 mm. Since the region of the groove 6 is not magnetized, the magnetization is 0 and the non-permeability is 1.
Each magnetic sensor unit 11 a forming the magnetic sensor 11 is disposed at a position 0.5 mm away from the outer peripheral surface of the cylindrical bonded magnet 2 of the magnetic drum 1.
In the magnetic encoder of the first embodiment, in the cylindrical bonded magnet 2 of the magnetic drum 1, the length of the magnetic pole 4a of the INC phase track 4 is 0.6 mm which is the magnetic pole pitch P, and the length of the magnetic pole 5a of the Z phase track is also 0. Since each of the magnetic pole tracks 4 and 5 is magnetized, the inside of the magnet is magnetized to a depth of 0.3 mm, which is a depth of 0.5 P. And if the depth in a magnet exceeds 0.3 mm, magnetization will become weak gradually.

次に、実施例１の磁気エンコーダにおいて、磁気ドラム１の円筒状ボンド磁石２から発生される磁束密度の回転方向の成分を求める磁場解析を行った。
磁場解析は、磁石の磁力を残留磁束密度で０．５Ｔとし、磁気抵抗素子の磁気センサユニット１１ａが配置される位置に相当する、磁気ドラム１の円筒状ボンド磁石２の外周面から０．５ｍｍ離れた位置での磁気ドラム１から発生する磁束密度の回転方向の成分を求めた。
図７は、実施例１の磁気エンコーダにおける、ＩＮＣ相トラックの領域の磁束密度の変化を示す図である。
図８は、実施例１の磁気エンコーダにおける、溝の領域の磁束密度の変化を示す図である。 Next, in the magnetic encoder of Example 1, a magnetic field analysis was performed to determine the rotational direction component of the magnetic flux density generated from the cylindrical bond magnet 2 of the magnetic drum 1.
In the magnetic field analysis, the magnetic force of the magnet is set to 0.5 T in terms of residual magnetic flux density, and 0.5 mm from the outer peripheral surface of the cylindrical bonded magnet 2 of the magnetic drum 1 corresponding to the position where the magnetic sensor unit 11a of the magnetoresistive element is disposed. The component in the rotation direction of the magnetic flux density generated from the magnetic drum 1 at a remote position was obtained.
FIG. 7 is a diagram illustrating a change in magnetic flux density in the area of the INC phase track in the magnetic encoder of the first embodiment.
FIG. 8 is a diagram illustrating a change in magnetic flux density in the groove region in the magnetic encoder according to the first embodiment.

図７におけるＩＮＣ相トラック４の領域は、具体的には、ＩＮＣ相トラック４の幅方向の中央である。図８における溝６の領域は、具体的には、ＩＮＣ相トラック４におけるＺ相トラック５と対向する端部から、軸方向に０．３８ｍｍ離れた位置である。
図７と図８とにおいて、縦軸は磁束密度であり、横軸は磁気ドラム１の回転方向の位置で、ＩＮＣ相トラック４における１０極分の範囲である。そして、矢印Ｂで示した位置は、磁気ドラム１の軸方向で、Ｚ相の磁極５ａと並んだＩＮＣ相の磁極４ａがある位置である。 The region of the INC phase track 4 in FIG. 7 is specifically the center in the width direction of the INC phase track 4. Specifically, the region of the groove 6 in FIG. 8 is a position that is 0.38 mm away from the end of the INC phase track 4 facing the Z phase track 5 in the axial direction.
7 and 8, the vertical axis represents the magnetic flux density, and the horizontal axis represents the position in the rotation direction of the magnetic drum 1, which is a range of 10 poles in the INC phase track 4. The position indicated by the arrow B is a position in the axial direction of the magnetic drum 1 where the INC-phase magnetic pole 4a is aligned with the Z-phase magnetic pole 5a.

図８に示す、溝の領域の位置における磁束密度の変化曲線の振幅は、図７に示す、ＩＮＣ相トラック４の幅の中央の位置における磁束密度の変化曲線の振幅より小さくなっている。しかし、両変化曲線とも、矢印Ｂで示したＺ相の磁極５ａと並んだＩＮＣ相の磁極４ａ（ＩＮＣ相の並列磁極と記す）がある位置の振幅と、Ｚ相の磁極５ａが形成されていないトラックと並んだＩＮＣ相の磁極４ａ（ＩＮＣ相の非並列磁極と記す）がある位置の振幅とに、ほとんど差がなく、本実施の形態の磁気エンコーダでは、磁気ドラム１における円筒状ボンド磁石２のＩＮＣ相の磁極４ａに対するＺ相の磁極５ａの影響が小さいことを示している。 The amplitude of the magnetic flux density change curve at the position of the groove region shown in FIG. 8 is smaller than the amplitude of the magnetic flux density change curve at the center position of the width of the INC phase track 4 shown in FIG. However, in both the change curves, the amplitude of the position where the INC-phase magnetic pole 4a (indicated as the INC-phase parallel magnetic pole) aligned with the Z-phase magnetic pole 5a indicated by the arrow B and the Z-phase magnetic pole 5a are formed. There is almost no difference in the amplitude at the position where the INC-phase magnetic pole 4a (referred to as an INC-phase non-parallel magnetic pole) aligned with a non-track is present, and in the magnetic encoder of the present embodiment, the cylindrical bonded magnet in the magnetic drum 1 2 shows that the influence of the Z-phase magnetic pole 5a on the INC phase magnetic pole 4a of 2 is small.

比較例１．
次に、比較例としての従来の磁気エンコーダについて説明する。
図９は、比較例１の従来の磁気エンコーダに用いられる磁気ドラムの上面の模式図（ａ）と側面の模式図（ｂ）とである。
図１０は、比較例１の従来の磁気エンコーダに用いられる磁気ドラムにおける円筒状ボンド磁石の着磁状態を示す模式図である。 Comparative Example 1
Next, a conventional magnetic encoder as a comparative example will be described.
FIG. 9 is a schematic diagram (a) of the top surface and a schematic diagram (b) of the side surface of the magnetic drum used in the conventional magnetic encoder of Comparative Example 1.
FIG. 10 is a schematic diagram showing a magnetized state of a cylindrical bonded magnet in a magnetic drum used in the conventional magnetic encoder of Comparative Example 1.

図９（ａ）に示すように、従来の磁気エンコーダに用いられる磁気ドラム３１も、回転ドラム３３と回転ドラム３３の外周部に接着で固定された、円筒状ブロック磁石である円筒状ボンド磁石３２で形成されている。
また、図９（ｂ）に示すように、円筒状ボンド磁石３２の外周面には、円周方向に複数のＮ極とＳ極との磁極４ａを交互に等ピッチに形成した、回転角度を高精度に検出させるＩＮＣ相トラック４と、磁気ドラム１の一周の基準点信号を発生させる１極のみの磁極５ａを有し、且つＩＮＣ相トラック４と所定の間隔（中間相と記す）３６をあけて平行に形成されたＺ相トラック５とが備えられている。
図１０に示すように、太線矢印で示されたＩＮＣ相トラック４の磁極４ａの磁化方向２０ａと、太線矢印で示されたＺ相トラック５の磁極５ａの磁化方向２０ｂとは、Ｓ極からＮ極方向である。 As shown in FIG. 9A, the magnetic drum 31 used in the conventional magnetic encoder is also bonded to the outer periphery of the rotating drum 33 and the rotating drum 33 by a cylindrical bond magnet 32, which is a cylindrical block magnet. It is formed with.
Further, as shown in FIG. 9 (b), the rotation angle formed by alternately forming a plurality of N poles and S poles 4a in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the cylindrical bonded magnet 32 at equal pitches. An INC phase track 4 to be detected with high accuracy and a magnetic pole 5a having only one pole for generating a reference point signal for one round of the magnetic drum 1, and a predetermined distance (denoted as an intermediate phase) 36 from the INC phase track 4 And a Z-phase track 5 formed in parallel with an opening.
As shown in FIG. 10, the magnetization direction 20a of the magnetic pole 4a of the INC phase track 4 indicated by the bold arrow and the magnetization direction 20b of the magnetic pole 5a of the Z-phase track 5 indicated by the thick arrow are N to N. Polar direction.

比較例１の磁気エンコーダにおける、着磁状態の磁気ドラム３１の円筒状ボンド磁石３２から発生される、磁気センサ位置での回転方向の磁束密度の成分を、磁場解析により求めた。
磁場解析に用いた磁気ドラム３１の円筒状ボンド磁石３２は、ネオジム系磁性粉末を用い射出成形で形成した等方性ボンド磁石である。そして、円筒状ボンド磁石３２の寸法は、外径Φｏが１００ｍｍ、内径Φｉが９６ｍｍ、厚みＨが６ｍｍである。
また、ＩＮＣ相トラック４は、Ｎ極とＳ極との磁極４ａが交互に等ピッチに形成された５１２極を有しており、磁極４ａの長さは磁極ピッチである０．６ｍｍで、軸方向のトラックの幅は２．５ｍｍである。 In the magnetic encoder of Comparative Example 1, the magnetic flux density component in the rotational direction at the magnetic sensor position generated from the cylindrical bonded magnet 32 of the magnetized magnetic drum 31 was obtained by magnetic field analysis.
The cylindrical bonded magnet 32 of the magnetic drum 31 used for the magnetic field analysis is an isotropic bonded magnet formed by injection molding using neodymium magnetic powder. The dimensions of the cylindrical bonded magnet 32 are an outer diameter Φo of 100 mm, an inner diameter Φi of 96 mm, and a thickness H of 6 mm.
The INC phase track 4 has 512 poles in which magnetic poles 4a of N poles and S poles are alternately formed at an equal pitch, and the length of the magnetic pole 4a is 0.6 mm which is the magnetic pole pitch. The width of the direction track is 2.5 mm.

また、１極が形成されているＺ相トラック５も、磁極の長さは０．６ｍｍで、軸方向のトラックの幅は２．５ｍｍである。
また、中間相３６の幅Ｗｍは、実施例１の溝の幅と同様の１ｍｍである。そして、中間相３６では、ＩＮＣ相トラック４およびＺ相トラック５の磁極のあるトラックの端からの距離が０〜０．５ｍｍ間で、磁化がトラックの磁極の値から０となるように減衰している。
すなわち、磁場解析に用いられる比較例１の磁気ドラム３１は、ＩＮＣ相トラック４とＺ相トラック５との間が溝でなく、幅Ｗｍが１ｍｍの中間相３６である以外、実施例１の磁気ドラム１と同様である。 The Z-phase track 5 on which one pole is formed also has a magnetic pole length of 0.6 mm and an axial track width of 2.5 mm.
Further, the width Wm of the intermediate phase 36 is 1 mm, which is the same as the width of the groove in the first embodiment. In the intermediate phase 36, the distance from the end of the track having the magnetic poles of the INC phase track 4 and the Z phase track 5 is 0 to 0.5 mm, and the magnetization is attenuated so as to become 0 from the value of the magnetic pole of the track. ing.
That is, the magnetic drum 31 of the comparative example 1 used for the magnetic field analysis is not the groove between the INC phase track 4 and the Z phase track 5 but the intermediate phase 36 having a width Wm of 1 mm. The same as the drum 1.

図１１は、比較例１の磁気エンコーダにおける、ＩＮＣ相トラックの領域の磁束密度の変化を示す図である。
図１２は、比較例１の磁気エンコーダにおける、中間相の領域の磁束密度の変化を示す図である。
図１１におけるＩＮＣ相トラックの領域は、具体的には、ＩＮＣ相トラック４の幅方向の中央である。図１２における中間相３６の領域は、具体的には、ＩＮＣ相トラック４におけるＺ相トラック５と対向する端部から、軸方向に０．３８ｍｍ離れた位置である。
図１１と図１２とにおいて、縦軸は磁束密度であり、横軸は磁気ドラム３１の回転方向の位置で、ＩＮＣ相トラック４における１０極分の範囲である。そして、矢印Ｂで示した位置は、磁気ドラム３１の軸方向で、Ｚ相の磁極５ａと並んだＩＮＣ相の磁極４ａがある位置である。 FIG. 11 is a diagram showing a change in magnetic flux density in the area of the INC phase track in the magnetic encoder of the first comparative example.
FIG. 12 is a diagram illustrating changes in the magnetic flux density in the intermediate phase region in the magnetic encoder of the first comparative example.
The area of the INC phase track in FIG. 11 is specifically the center in the width direction of the INC phase track 4. Specifically, the region of the intermediate phase 36 in FIG. 12 is a position 0.38 mm away from the end of the INC phase track 4 facing the Z phase track 5 in the axial direction.
11 and 12, the vertical axis represents the magnetic flux density, and the horizontal axis represents the position in the rotation direction of the magnetic drum 31, which is a range of 10 poles in the INC phase track 4. A position indicated by an arrow B is a position in the axial direction of the magnetic drum 31 where there is an INC-phase magnetic pole 4a aligned with the Z-phase magnetic pole 5a.

図１１に示す、ＩＮＣ相トラック４の幅の中央の位置における磁束密度の変化曲線は、矢印Ｂで示したＩＮＣ相の並列磁極がある位置の振幅とＩＮＣ相の非並列磁極がある位置の振幅とに、ほとんど差がない。
しかし、図１２に示す、中間相領域の位置における磁束密度の変化曲線は、矢印Ｂで示したＩＮＣ相の並列磁極がある位置の振幅が、ＩＮＣ相の非並列磁極がある位置の振幅より大きくなっており、比較例１の従来の磁気エンコーダでは、磁気ドラム３１における円筒状ボンド磁石３２のＩＮＣ相の磁極４ａに対して、Ｚ相の磁極５ａが影響することを示している。 The change curve of the magnetic flux density at the center position of the width of the INC-phase track 4 shown in FIG. 11 shows the amplitude at the position where the INC-phase parallel magnetic poles are indicated by the arrow B and the amplitude at the position where the INC-phase non-parallel magnetic poles are present. There is almost no difference.
However, the magnetic flux density change curve at the position of the intermediate phase region shown in FIG. 12 shows that the amplitude at the position where the INC-phase parallel magnetic poles are indicated by the arrow B is larger than the amplitude at the position where the INC-phase non-parallel magnetic poles are present. In the conventional magnetic encoder of Comparative Example 1, it is shown that the Z-phase magnetic pole 5a affects the INC-phase magnetic pole 4a of the cylindrical bonded magnet 32 in the magnetic drum 31.

磁気センサに用いられる、磁気抵抗素子は、その長手方向である軸方向の磁束分布の積算量に応じた影響を受けるので、磁気ドラムの円筒状ボンド磁石が発生する磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布を求めた。
図１３は、実施例１の磁気エンコーダにおける、磁気ドラムの円筒状ボンド磁石が発生する磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布を示す図である。
図１４は、比較例１の磁気エンコーダにおける、磁気ドラムの円筒状ボンド磁石が発生する磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布を示す図である。 Since the magnetoresistive element used in the magnetic sensor is affected by the integrated amount of the magnetic flux distribution in the axial direction, which is the longitudinal direction, the axis of the amplitude peak value of the magnetic flux density generated by the cylindrical bond magnet of the magnetic drum. The distribution of directions was obtained.
FIG. 13 is a diagram illustrating the axial distribution of the amplitude peak value of the magnetic flux density generated by the cylindrical bonded magnet of the magnetic drum in the magnetic encoder of the first embodiment.
FIG. 14 is a diagram showing the axial distribution of the amplitude peak value of the magnetic flux density generated by the cylindrical bonded magnet of the magnetic drum in the magnetic encoder of Comparative Example 1.

図１３と図１４とにおいて、縦軸は磁束密度であり、横軸は磁気ドラムの厚み方向、すなわち軸方向の位置であり、Ｚ相トラック５のＩＮＣ相トラック４から遠い方の端部の位置を０としている。また、図１３と図１４とにおいて、実線は、Ｚ相に磁極５ａがある位置での磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布を示す曲線であり、点線は、Ｚ相に磁極５ａがない位置での磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布を示す曲線である
また、図１３と図１４とにおける、Ｃ領域はＺ相トラック５がある領域であり、Ｄ領域はＩＮＣ相トラック４がある領域であり、Ｅ領域は溝６がある領域であり、Ｆ領域は中間相３６がある領域である。 13 and 14, the vertical axis represents the magnetic flux density, the horizontal axis represents the thickness direction of the magnetic drum, that is, the position in the axial direction, and the position of the end of the Z-phase track 5 far from the INC-phase track 4. Is set to 0. In FIGS. 13 and 14, the solid line is a curve showing the axial distribution of the amplitude peak value of the magnetic flux density at the position where the magnetic pole 5a is in the Z phase, and the dotted line is the magnetic pole 5a not in the Z phase. 14 is a curve showing the axial distribution of the amplitude peak value of the magnetic flux density at the position. In FIGS. 13 and 14, the C region is a region where the Z-phase track 5 is present, and the D region is the INC phase track 4 being It is a certain region, the E region is a region where the groove 6 is present, and the F region is a region where the intermediate phase 36 is present.

図１３の、実線と点線との磁束密度の分布曲線を比較すると、ＩＮＣ相のあるＤ領域での磁束密度の分布曲線は、Ｚ相に磁極５ａがある位置とＺ相に磁極５ａがない位置とで、違いがほとんど認められない。
しかし、図１４の、実線と点線との磁束密度の分布曲線を比較すると、ＩＮＣ相のあるＤ領域から中間相のあるＦ領域にいたる磁束密度の分布曲線が、Ｚ相に磁極５ａがある位置とＺ相に磁極５ａがない位置とで、異なっている。
そして、Ｚ相に磁極５ａがない位置のＩＮＣ相による磁束量の軸方向の積算値に対するＺ相に磁極５ａがある位置のＩＮＣ相による磁束量の軸方向の積算値の比率（積算磁束量変動比と記す）は、図１４から求めた比較例１の磁気エンコーダが１．０２５であるのに対して、図１３から求めた実施例１の磁気エンコーダでは１．００５であった。すなわち積算磁束量が変動する割合は、実施例１の磁気エンコーダが０．５％と、比較例１の磁気エンコーダの２．５％の１／５で、非常に小さかった。 Comparing the distribution curve of the magnetic flux density between the solid line and the dotted line in FIG. 13, the distribution curve of the magnetic flux density in the D region where the INC phase is present is the position where the magnetic pole 5a is present in the Z phase and the position where the magnetic pole 5a is absent in the Z phase. And almost no difference.
However, when comparing the magnetic flux density distribution curves between the solid line and the dotted line in FIG. 14, the magnetic flux density distribution curve from the D region having the INC phase to the F region having the intermediate phase shows the position where the magnetic pole 5 a is located in the Z phase. And the position where there is no magnetic pole 5a in the Z phase.
The ratio of the integrated value in the axial direction of the magnetic flux amount due to the INC phase at the position where the magnetic pole 5a is located in the Z phase to the axial integrated value of the magnetic flux amount due to the INC phase at the position where the magnetic pole 5a is not located in the Z phase (the integrated magnetic flux amount fluctuation). The ratio of the magnetic encoder of Comparative Example 1 obtained from FIG. 14 was 1.025, whereas that of the magnetic encoder of Example 1 obtained from FIG. 13 was 1.005. That is, the rate of fluctuation of the integrated magnetic flux amount was 0.5% for the magnetic encoder of Example 1 and 1/5 of 2.5% of the magnetic encoder of Comparative Example 1, which was very small.

本実施の形態の磁気エンコーダは、積算磁束量変動比が非常に小さい。すなわち、ＩＮＣ相の磁束量の軸方向の積算値に対するＺ相の磁極の影響が小さいので、ＩＮＣ相の磁束量の軸方向の積算値が安定しており、磁気センサユニットの出力変動が小さく、高精度の位置検出が可能である。
また、本実施の形態の磁気エンコーダは、磁気ドラムに磁極磁気を大きくできる円筒状のブロック磁石である円筒状ボンド磁石が用いられており、ノイズの大きな環境や電源ラインや磁石等の外部磁場の影響を受けやすい環境での使用でも、磁気センサ出力のノイズ比率を低減でき、高信頼化が可能である。
また、本実施の形態の磁気エンコーダは、１つの磁気ドラムに複数の磁気トラックを形成したものであり、小型化が可能である。 The magnetic encoder of the present embodiment has a very small integrated magnetic flux amount variation ratio. That is, since the influence of the Z-phase magnetic pole on the integrated value in the axial direction of the magnetic flux amount of the INC phase is small, the integrated value in the axial direction of the magnetic flux amount of the INC phase is stable, and the output fluctuation of the magnetic sensor unit is small. High precision position detection is possible.
In addition, the magnetic encoder of this embodiment uses a cylindrical bonded magnet, which is a cylindrical block magnet that can increase the magnetic pole magnetism, on the magnetic drum, and is used in a noisy environment or an external magnetic field such as a power line or a magnet. Even in use in sensitive environments, the noise ratio of the magnetic sensor output can be reduced and high reliability can be achieved.
Further, the magnetic encoder of the present embodiment is formed by forming a plurality of magnetic tracks on one magnetic drum, and can be miniaturized.

本実施の形態の磁気エンコーダでは、円筒状ボンド磁石は回転ドラムに接着固定されているが、回転ドラムと一体成形したものであっても良く、同様な効果が得られる。
また、円筒状ボンド磁石に設けられる溝の形状は、コの字状の他に、Ｖ字状やＵ字状であっても良く、特に溝の形状に規定されるものではない。
また、円筒状ボンド磁石への溝の形成は、円筒状ボンド磁石の外周加工時に削り出し加工で行うが、着磁後の加工で形成しても良く、同様な効果が得られる。 In the magnetic encoder of the present embodiment, the cylindrical bonded magnet is bonded and fixed to the rotating drum, but may be integrally formed with the rotating drum, and the same effect can be obtained.
Further, the shape of the groove provided in the cylindrical bonded magnet may be V-shaped or U-shaped in addition to the U-shape, and is not particularly defined by the shape of the groove.
In addition, the groove formation in the cylindrical bonded magnet is performed by machining when processing the outer periphery of the cylindrical bonded magnet, but it may be formed by processing after magnetization, and the same effect can be obtained.

また、円筒状ボンド磁石の溝を非磁性の固体で埋めても同様な効果が得られる。
このようにすると、円筒状ボンド磁石の強度を向上でき、例えば、炭素繊維からなる非磁性の固体を用いると、高速回転モータの磁気エンコーダにも用いることができるようになる。それと、溝を非磁性の固体で埋めた円筒状ボンド磁石は、非磁性の固体をセットした金型を用い、射出成形で一体に形成できるので、溝形成の後加工が不要となり、円筒状ボンド磁石の製造が簡単となる。 The same effect can be obtained by filling the groove of the cylindrical bonded magnet with a nonmagnetic solid.
If it does in this way, the intensity | strength of a cylindrical bond magnet can be improved, for example, if the nonmagnetic solid which consists of carbon fibers is used, it will come to be able to be used also for the magnetic encoder of a high-speed rotation motor. In addition, cylindrical bonded magnets with grooves filled with non-magnetic solids can be formed integrally by injection molding using a mold with non-magnetic solids set, eliminating the need for post-groove processing and cylindrical bonds. Manufacture of magnets is simplified.

本実施の形態では、円筒状ブロック磁石は、ネオジム系磁性粉末を用いた円筒状ボンド磁石であるが、フェライト系磁性粉末を用いた円筒状ボンド磁石であっても良い。また、ラジアル配向などの異方性磁石、希土類、フェライト等の焼結磁石等を用いても良く、同様の効果を得ることができる。
本実施の形態では、磁気センサを構成する磁気センサユニットに２個の磁気抵抗素子を使用する例を示したが、磁気抵抗素子の数を増し、歪処理等を持たせた構成でも良く、同様の効果を得ることができる。また、ホール素子等の他の磁気素子を用いても良い。 In the present embodiment, the cylindrical block magnet is a cylindrical bonded magnet using neodymium magnetic powder, but may be a cylindrical bonded magnet using ferrite magnetic powder. Alternatively, anisotropic magnets such as radial orientation, sintered magnets such as rare earths and ferrites, and the like may be used, and similar effects can be obtained.
In the present embodiment, an example in which two magnetoresistive elements are used in the magnetic sensor unit constituting the magnetic sensor has been described. The effect of can be obtained. Also, other magnetic elements such as a Hall element may be used.

本実施の形態の磁気エンコーダでは、磁気ドラムのＩＮＣ相およびＺ相は、磁気ドラムにおける円筒状ボンド磁石の外周の外側に設置された、着磁器による着磁で形成される。具体的には、磁気ドラムを回転ステージ等で回転させながら、着磁器の発生する磁場で１極ずつを着磁する。
そのため、磁気ドラムに対する着磁器の位置決め誤差により、例えば、磁気ドラムの円筒状ボンド磁石におけるＩＮＣ相トラックとＺ相トラックとの間隔が、規定より狭くなると、従来の磁気エンコーダでは、Ｚ相の磁極によりＩＮＣ相の磁束密度の振幅が、さらに大きくなる。
しかし、ＩＮＣ相トラックとＺ相トラックとの間に溝を設けた本実施の形態の磁気エンコーダでは、Ｚ相の影響は一定となり、ＩＮＣ相の磁束密度の振幅精度が安定している。すなわち、磁気ドラムの着磁器の位置決めに、ばらつきがある場合であっても、高い位置検出精度を有する磁気エンコーダを得ることができ、高い位置決め精度を有する着磁器や回転ステージを備えた着磁装置を用いなくても良い。 In the magnetic encoder of the present embodiment, the INC phase and the Z phase of the magnetic drum are formed by magnetizing with a magnetizer installed outside the outer periphery of the cylindrical bonded magnet in the magnetic drum. Specifically, each pole is magnetized by a magnetic field generated by a magnetizer while rotating the magnetic drum with a rotary stage or the like.
Therefore, for example, if the distance between the INC phase track and the Z phase track in the cylindrical bonded magnet of the magnetic drum becomes narrower than specified due to the positioning error of the magnetizer with respect to the magnetic drum, in the conventional magnetic encoder, the Z phase magnetic pole The amplitude of the magnetic flux density of the INC phase is further increased.
However, in the magnetic encoder of the present embodiment in which a groove is provided between the INC phase track and the Z phase track, the influence of the Z phase is constant, and the amplitude accuracy of the magnetic flux density of the INC phase is stable. That is, a magnetic encoder having high position detection accuracy can be obtained even when there is variation in positioning of the magnetic drum magnetizer, and a magnetizing device having a magnetizer and a rotary stage having high positioning accuracy May not be used.

また、ボンド磁石は、磁性粉末の製造に起因した磁気特性のばらつきや、ボンド磁石内の磁性粉末密度のばらつき等により、磁気特性にばらつきを生じることがある。特に、固有保磁力が変動すると磁石の着磁のしやすさが変化する。その結果、従来の磁気エンコーダでは、Ｚ相トラックとＩＮＣ相トラックの相間の着磁状態が変動し、その影響でＩＮＣ相の磁束密度が変化することがある。しかし、ＩＮＣ相トラックとＺ相トラックとの間に溝を設けた本実施の形態の磁気エンコーダでは、溝により、これらの変動要因を取り除くことができ、安定した磁束密度の分布を得ることができる。 In addition, bond magnets may have variations in magnetic properties due to variations in magnetic properties due to the production of magnetic powder, variations in magnetic powder density in the bond magnet, and the like. In particular, when the intrinsic coercivity fluctuates, the ease of magnetizing the magnet changes. As a result, in the conventional magnetic encoder, the magnetization state between the phases of the Z-phase track and the INC-phase track varies, and the magnetic flux density of the INC phase may change due to the influence. However, in the magnetic encoder of the present embodiment in which a groove is provided between the INC phase track and the Z phase track, these fluctuation factors can be removed by the groove, and a stable magnetic flux density distribution can be obtained. .

実施の形態２．
本実施の形態では、磁気エンコーダにおける、積算磁束量変動比と溝の深さＶｄとの関係を調べた。
本実施の形態で用いた磁気エンコーダは、溝の深さＶｄ以外は、実施例１の磁気エンコーダと同じであり、溝の深さＶｄが、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、または０．３ｍｍのものである。
これらの３種類の磁気エンコーダについて、磁気ドラムの円筒状ボンド磁石が発生する磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布を求めた。 Embodiment 2. FIG.
In the present embodiment, the relationship between the integrated magnetic flux amount variation ratio and the groove depth Vd in the magnetic encoder was examined.
The magnetic encoder used in the present embodiment is the same as the magnetic encoder of Example 1 except for the groove depth Vd, and the groove depth Vd is 0.1 mm, 0.2 mm, or 0.3 mm. Is.
With respect to these three types of magnetic encoders, the axial distribution of the amplitude peak value of the magnetic flux density generated by the cylindrical bonded magnet of the magnetic drum was obtained.

図１５は、溝の深さＶｄが０．２ｍｍの磁気エンコーダにおける、磁気ドラムの円筒状ボンド磁石が発生する磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布を示す図である。
図１６は、溝の深さＶｄが０．１ｍｍの磁気エンコーダにおける、磁気ドラムの円筒状ボンド磁石が発生する磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布を示す図である。
溝の深さＶｄが０．３ｍｍの磁気エンコーダにおける、円筒状ボンド磁石が発生する磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布は、図１３に示した溝の深さＶｄが０．５ｍｍの実施例１の磁気エンコーダの分布図と同様であった。 FIG. 15 is a diagram showing an axial distribution of the amplitude peak value of the magnetic flux density generated by the cylindrical bond magnet of the magnetic drum in the magnetic encoder having the groove depth Vd of 0.2 mm.
FIG. 16 is a diagram illustrating the axial distribution of the amplitude peak value of the magnetic flux density generated by the cylindrical bonded magnet of the magnetic drum in the magnetic encoder having the groove depth Vd of 0.1 mm.
The distribution in the axial direction of the amplitude peak value of the magnetic flux density generated by the cylindrical bonded magnet in the magnetic encoder having a groove depth Vd of 0.3 mm is shown in FIG. 13 when the groove depth Vd is 0.5 mm. The distribution was the same as that of the magnetic encoder of Example 1.

図１３と図１５と図１６との、Ｚ相に磁極５ａがある位置での磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布を示す実線の曲線と、Ｚ相に磁極５ａがない位置での磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布を示す点線の曲線とを比較すると、溝の深さＶｄが深くなるほど、ＩＮＣ相のあるＤ領域での磁束密度の分布曲線は、Ｚ相に磁極５ａがある位置とＺ相に磁極５ａがない位置とでの違いが小さくなり、溝の深さＶｄが０．３ｍｍの磁気エンコーダでは、実施例１のものと同様に、違いがほとんど認められない。 The solid line curve showing the axial distribution of the amplitude peak value of the magnetic flux density at the position where the magnetic pole 5a is in the Z phase and the magnetic flux at the position where there is no magnetic pole 5a in the Z phase in FIGS. Comparing with the dotted curve indicating the axial distribution of the density amplitude peak value, the magnetic flux density distribution curve in the Z phase shows that the magnetic pole 5a is in the Z phase as the groove depth Vd increases. The difference between a certain position and the position where there is no magnetic pole 5a in the Z phase is small, and in the magnetic encoder having a groove depth Vd of 0.3 mm, the difference is hardly recognized as in the first embodiment.

次に、図１３と図１４と図１５と図１６とから、円筒状ボンド磁石の溝の深さＶｄが異なる磁気エンコーダの積算磁束量変動比を求めた。
図１７は、磁気エンコーダの磁気ドラムにおける円筒状ボンド磁石の溝の深さＶｄと積算磁束量変動比との関係を示す図である。
図１７には、溝の深さＶｄが０、すなわち円筒状ボンド磁石に溝を設けていない磁気ドラムの磁気エンコーダについての積算磁束量変動比も記した。 Next, from FIG. 13, FIG. 14, FIG. 15, and FIG. 16, the integrated magnetic flux amount variation ratio of magnetic encoders having different groove depths Vd of the cylindrical bonded magnet was obtained.
FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the groove depth Vd of the cylindrical bonded magnet in the magnetic drum of the magnetic encoder and the integrated magnetic flux amount fluctuation ratio.
FIG. 17 also shows the integrated magnetic flux amount variation ratio for the magnetic encoder of the magnetic drum in which the groove depth Vd is 0, that is, the groove is not provided in the cylindrical bonded magnet.

図１７から明らかなように、磁気ドラムのＩＮＣ相トラックとＺ相トラックとの間に溝を設けると積算磁束量変動比が低下する。また、本実施の形態で検討した磁気エンコーダでは、溝の深さが０．３ｍｍ以上で、積算磁束量変動比は非常に小さくなるとともに、その値はほぼ一定となる。
本実施の形態で検討した磁気エンコーダは、実施例１の磁気エンコーダ同様で、磁極ピッチＰが０．６ｍｍであるので、溝の深さが０．３ｍｍ以上、すなわち磁極ピッチＰの０．５倍以上であると、積算磁束量変動比が非常に小さくなり、位置検出精度が向上する。 As is apparent from FIG. 17, when a groove is provided between the INC phase track and the Z phase track of the magnetic drum, the integrated magnetic flux amount fluctuation ratio is lowered. Further, in the magnetic encoder studied in the present embodiment, the groove depth is 0.3 mm or more, the integrated magnetic flux amount fluctuation ratio becomes very small, and the value becomes almost constant.
The magnetic encoder studied in the present embodiment is the same as the magnetic encoder of Example 1, and the magnetic pole pitch P is 0.6 mm. Therefore, the groove depth is 0.3 mm or more, that is, 0.5 times the magnetic pole pitch P. If it is above, the integrated magnetic flux amount variation ratio becomes very small, and the position detection accuracy is improved.

磁気エンコーダは、円筒状ボンド磁石を備えた磁気ドラムの寸法や磁極数などの構成が、実施例１のものに限定されず、各種のものがある。しかし、これらの磁気エンコーダにおいても、溝の深さが磁極ピッチＰの０．５倍以上であると、積算磁束量変動比が非常に小さくなり、位置検出精度が特に向上する。
また、溝の深さの上限は、円筒状ボンド磁石の溝の加工性から決まり、円筒状ボンド磁石の外周面に溝加工が可能な最大深さが上限となる。
すなわち、本実施の形態の磁気エンコーダでは、円筒状ボンド磁石の溝の深さが、磁極ピッチＰの０．５倍以上で、円筒状ボンド磁石の外周面に溝加工が可能な最大深さ以下が好ましい。
また、本実施の形態でも、円筒状ボンド磁石の溝を非磁性の固体で埋めても良く、実施の形態１の磁気エンコーダと同様な効果が得られる。 The configuration of the magnetic encoder including the cylindrical bonded magnet, such as the size and the number of magnetic poles, of the magnetic encoder is not limited to that of the first embodiment, and various types are available. However, also in these magnetic encoders, when the groove depth is 0.5 times or more of the magnetic pole pitch P, the integrated magnetic flux amount fluctuation ratio becomes very small, and the position detection accuracy is particularly improved.
Moreover, the upper limit of the depth of a groove | channel is decided from the workability of the groove | channel of a cylindrical bond magnet, and the maximum depth which can be grooved on the outer peripheral surface of a cylindrical bond magnet becomes an upper limit.
That is, in the magnetic encoder of the present embodiment, the depth of the groove of the cylindrical bond magnet is 0.5 times or more of the magnetic pole pitch P and less than the maximum depth at which the outer peripheral surface of the cylindrical bond magnet can be grooved. Is preferred.
Also in this embodiment, the groove of the cylindrical bonded magnet may be filled with a nonmagnetic solid, and the same effect as the magnetic encoder of the first embodiment can be obtained.

実施の形態３．
本実施の形態では、磁気エンコーダにおける、積算磁束量変動比と溝の幅Ｗｄとの関係を調べた。
本実施の形態で用いた磁気エンコーダは、溝の幅Ｗｄ以外、実施例１の磁気エンコーダと同じであり、溝の幅Ｗｄが、０．５ｍｍ、０．７５ｍｍ、または１．５ｍｍのものである。
これらの３種類の磁気エンコーダについて、磁気ドラムの円筒状ボンド磁石が発生する磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布を求めた。
同時に、中間相の幅Ｗｍが、０．５ｍｍ、０．７５ｍｍ、または１．５ｍｍである以外、比較例１の磁気エンコーダと同じものについても、磁気ドラムの円筒状ボンド磁石が発生する磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布を求めた。 Embodiment 3 FIG.
In the present embodiment, the relationship between the integrated magnetic flux amount variation ratio and the groove width Wd in the magnetic encoder was examined.
The magnetic encoder used in the present embodiment is the same as the magnetic encoder of Example 1 except for the groove width Wd, and the groove width Wd is 0.5 mm, 0.75 mm, or 1.5 mm. .
With respect to these three types of magnetic encoders, the axial distribution of the amplitude peak value of the magnetic flux density generated by the cylindrical bonded magnet of the magnetic drum was obtained.
At the same time, the magnetic flux density generated by the cylindrical bond magnet of the magnetic drum is the same as that of the magnetic encoder of Comparative Example 1 except that the width Wm of the intermediate phase is 0.5 mm, 0.75 mm, or 1.5 mm. The axial distribution of the amplitude peak value was obtained.

図１８は、溝の幅Ｗｄが０．５ｍｍの磁気エンコーダにおける、磁気ドラムの円筒状ボンド磁石が発生する磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布を示す図である。
図１９は、溝の幅Ｗｄが０．７５ｍｍの磁気エンコーダにおける、磁気ドラムの円筒状ボンド磁石が発生する磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布を示す図である。
図２０は、溝の幅Ｗｄが１．５ｍｍの磁気エンコーダにおける、磁気ドラムの円筒状ボンド磁石が発生する磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布を示す図である。
図２１は、中間相の幅Ｗｍが０．５ｍｍの磁気エンコーダにおける、磁気ドラムの円筒状ボンド磁石が発生する磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布を示す図である。
図２２は、中間相の幅Ｗｍが０．７５ｍｍの磁気エンコーダにおける、磁気ドラムの円筒状ボンド磁石が発生する磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布を示す図である。
図２３は、中間相の幅Ｗｍが１．５ｍｍの磁気エンコーダにおける、磁気ドラムの円筒状ボンド磁石が発生する磁束密度の振幅ピーク値の軸方向の分布を示す図である。 FIG. 18 is a diagram illustrating the axial distribution of the amplitude peak value of the magnetic flux density generated by the cylindrical bonded magnet of the magnetic drum in the magnetic encoder having a groove width Wd of 0.5 mm.
FIG. 19 is a diagram illustrating the axial distribution of the amplitude peak value of the magnetic flux density generated by the cylindrical bonded magnet of the magnetic drum in the magnetic encoder having the groove width Wd of 0.75 mm.
FIG. 20 is a diagram illustrating the axial distribution of the amplitude peak value of the magnetic flux density generated by the cylindrical bonded magnet of the magnetic drum in the magnetic encoder having the groove width Wd of 1.5 mm.
FIG. 21 is a diagram showing the axial distribution of the amplitude peak value of the magnetic flux density generated by the cylindrical bonded magnet of the magnetic drum in the magnetic encoder having the intermediate phase width Wm of 0.5 mm.
FIG. 22 is a diagram showing the axial distribution of the amplitude peak value of the magnetic flux density generated by the cylindrical bonded magnet of the magnetic drum in the magnetic encoder having the intermediate phase width Wm of 0.75 mm.
FIG. 23 is a diagram showing the axial distribution of the amplitude peak value of the magnetic flux density generated by the cylindrical bonded magnet of the magnetic drum in the magnetic encoder having the intermediate phase width Wm of 1.5 mm.

次に、図１８と図１９と図２０とから、磁気ドラムにおける円筒状ボンド磁石の溝の幅Ｗが異なる磁気エンコーダの積算磁束量変動比を求めた。
溝の幅Ｗｄが、０．５ｍｍ、０．７５ｍｍ、１．５ｍｍの各磁気エンコーダの積算磁束量変動比は、１．０２１、１．０１３、１．００２であり、積算磁束量が変動する割合は２．１％、１．３％、０．２％であった。
また、図２１と図２２と図２３とから、磁気ドラムにおける円筒状ボンド磁石の中間相の幅Ｗｍが異なる磁気エンコーダの積算磁束量変動比を求めた。
中間相の幅Ｗｍが、０．５ｍｍ、０．７５ｍｍ、１．５ｍｍの各磁気エンコーダの積算磁束量変動比は、１．０３３、１．０２９、１．００８であり、積算磁束量が変動する割合は３．３％、２．９％、０．８％であった。 Next, from FIG. 18, FIG. 19, and FIG. 20, the integrated magnetic flux amount fluctuation ratio of magnetic encoders having different groove widths W of the cylindrical bonded magnet in the magnetic drum was obtained.
The integrated magnetic flux amount variation ratios of the magnetic encoders having the groove width Wd of 0.5 mm, 0.75 mm, and 1.5 mm are 1.021, 1.013, and 1.002, respectively. Of 2.1%, 1.3% and 0.2%.
Further, from FIG. 21, FIG. 22, and FIG. 23, the integrated magnetic flux amount fluctuation ratio of magnetic encoders having different width Wm of the intermediate phase of the cylindrical bonded magnet in the magnetic drum was obtained.
The integrated magnetic flux amount variation ratios of the magnetic encoders having the intermediate phase width Wm of 0.5 mm, 0.75 mm, and 1.5 mm are 1.033, 1.029, and 1.008, respectively, and the integrated magnetic flux amount varies. The ratios were 3.3%, 2.9%, and 0.8%.

溝が上記幅Ｗｄである各磁気エンコーダの積算磁束量変動比の値および実施例１の溝の幅Ｗｄが１ｍｍである磁気エンコーダの積算磁束量変動比の値と、溝の幅Ｗｄとの関係を求めた。また、中間相が上記幅Ｗｍである各磁気エンコーダの積算磁束量変動比の値および比較例１の中間相の幅Ｗｍが１ｍｍである磁気エンコーダの積算磁束量変動比の値と、中間相の幅Ｗｍとの関係を求めた。
図２４は、磁気エンコーダの磁気ドラムにおける円筒状ボンド磁石の溝の幅Ｗｄと積算磁束量変動比との関係、および、磁気エンコーダの磁気ドラムにおける円筒状ボンド磁石の中間相の幅Ｗｍと積算磁束量変動比との関係を示す図である。
図２４において、黒丸は溝を有する円筒状ボンド磁石を用いた磁気エンコーダの積算磁束量変動比であり、白丸は中間相を有する円筒状ボンド磁石を用いた磁気エンコーダの積算磁束量変動比である。 The relationship between the value of the integrated magnetic flux amount variation ratio of each magnetic encoder having the groove Wd and the integrated magnetic flux amount variation ratio of the magnetic encoder having the groove width Wd of 1 mm in Example 1 and the groove width Wd. Asked. Further, the value of the integrated magnetic flux amount variation ratio of each magnetic encoder whose intermediate phase is the width Wm, the value of the integrated magnetic flux amount variation ratio of the magnetic encoder whose intermediate phase width Wm is 1 mm in Comparative Example 1, and the intermediate phase The relationship with the width Wm was determined.
FIG. 24 shows the relationship between the groove width Wd of the cylindrical bond magnet in the magnetic drum of the magnetic encoder and the integrated magnetic flux amount fluctuation ratio, and the intermediate phase width Wm of the cylindrical bond magnet in the magnetic drum of the magnetic encoder and the integrated magnetic flux. It is a figure which shows the relationship with a quantity fluctuation ratio.
In FIG. 24, a black circle is an integrated magnetic flux amount fluctuation ratio of a magnetic encoder using a cylindrical bond magnet having a groove, and a white circle is an integrated magnetic flux amount fluctuation ratio of a magnetic encoder using a cylindrical bond magnet having an intermediate phase. .

図２４から明らかなように、ＩＮＣ相トラックとＺ相トラックとの間の幅によらず、ＩＮＣ相トラックとＺ相トラックとの間に溝がある方が、積算磁束量変動比が小さくなり、磁気エンコーダの位置検出精度が向上する。
また、溝の幅Ｗｄが広くなるほど、積算磁束量変動比が小さくなる。しかし、溝の幅Ｗｄが１ｍｍ以上になると、積算磁束量変動比が小さくなる割合が低下する。それと、溝の幅Ｗｄが大きくなると、円筒状ボンド磁石の軸方向が長くなり、すなわち厚みが厚くなり、磁気エンコーダが大きくなるとともに、円筒状ボンド磁石のコストが増大する。 As apparent from FIG. 24, the integrated magnetic flux amount fluctuation ratio is smaller when the groove is between the INC phase track and the Z phase track, regardless of the width between the INC phase track and the Z phase track. The position detection accuracy of the magnetic encoder is improved.
Further, as the groove width Wd becomes wider, the integrated magnetic flux amount variation ratio becomes smaller. However, when the width Wd of the groove is 1 mm or more, the rate at which the integrated magnetic flux amount variation ratio decreases is reduced. In addition, as the groove width Wd increases, the axial direction of the cylindrical bonded magnet increases, that is, the thickness increases, the magnetic encoder increases, and the cost of the cylindrical bonded magnet increases.

そこで、本実施の形態で検討した磁気エンコーダでは、溝の幅Ｗｄは０．５ｍｍ〜１．２ｍｍが好ましい。本実施の形態で検討した磁気エンコーダは、実施例１の磁気エンコーダと同様で、磁極ピッチＰが０．６ｍｍであるので、溝の幅Ｗｄが磁極ピッチＰの０．８倍から２倍であると、積算磁束量変動比を小さくするのに、特に好ましい。
磁気エンコーダは、円筒状ボンド磁石を備えた磁気ドラムの寸法や磁極数などの構成が、実施例１のものに限定されず、各種のものがある。しかし、これらの磁気エンコーダにおいても、溝の幅Ｗｄが磁極ピッチＰの０．８倍から２倍であると、積算磁束量変動比を小さくでき、位置検出精度を向上させるのに、特に好ましい。
また、本実施の形態でも、円筒状ボンド磁石の溝を非磁性の固体で埋めても良く、実施の形態１の磁気エンコーダと同様な効果が得られる。 Therefore, in the magnetic encoder studied in this embodiment, the groove width Wd is preferably 0.5 mm to 1.2 mm. The magnetic encoder studied in the present embodiment is the same as the magnetic encoder of the first embodiment, and the magnetic pole pitch P is 0.6 mm. Therefore, the groove width Wd is 0.8 to 2 times the magnetic pole pitch P. And is particularly preferable for reducing the integrated magnetic flux amount fluctuation ratio.
The configuration of the magnetic encoder including the cylindrical bonded magnet, such as the size and the number of magnetic poles, of the magnetic encoder is not limited to that of the first embodiment, and various types are available. However, also in these magnetic encoders, it is particularly preferable that the groove width Wd is 0.8 to 2 times the magnetic pole pitch P to reduce the integrated magnetic flux amount variation ratio and improve the position detection accuracy.
Also in this embodiment, the groove of the cylindrical bonded magnet may be filled with a nonmagnetic solid, and the same effect as the magnetic encoder of the first embodiment can be obtained.

実施の形態４．
図２５は、本発明の実施の形態４に係わる磁気エンコーダに用いられる磁気ドラムの上面の模式図（ａ）と側面の模式図（ｂ）とである。
図２５（ａ）に示すように、本実施の形態の磁気エンコーダに用いられる磁気ドラム４１も、回転ドラム４３と回転ドラム４３の外周部に接着で固定された円筒状ブロック磁石である円筒状ボンド磁石４２で形成されている。
また、図２５（ｂ）に示すように、磁気ドラム４１の円筒状ボンド磁石４２の外周面には、平行に並んで形成された、複数のＩＮＣ相トラックからなるＩＮＣ相トラック群４４とＺ相トラック４５とを備えている。そして、ＩＮＣ相トラック群４４を形成する各ＩＮＣ相トラック間で、磁極ピッチが異なる Embodiment 4 FIG.
FIG. 25 is a schematic diagram (a) of the top surface and a schematic diagram (b) of the side surface of the magnetic drum used in the magnetic encoder according to Embodiment 4 of the present invention.
As shown in FIG. 25 (a), the magnetic drum 41 used in the magnetic encoder of the present embodiment is also a cylindrical bond magnet which is a cylindrical block magnet fixed to the outer periphery of the rotary drum 43 and the rotary drum 43 with an adhesive. The magnet 42 is formed.
Further, as shown in FIG. 25 (b), an INC phase track group 44 including a plurality of INC phase tracks formed in parallel on the outer peripheral surface of the cylindrical bond magnet 42 of the magnetic drum 41 and the Z phase. And a track 45. The magnetic pole pitch is different between the INC phase tracks forming the INC phase track group 44.

本実施の形態の磁気ドラム４１の円筒状ボンド磁石４２における、ＩＮＣ相トラック群４４は、磁極ドラム４１の軸方向において、磁極ピッチが最も小さい第１のＩＮＣ相トラック４４ａと、磁極ピッチが中間の第２のＩＮＣ相トラック４４ｂと、磁極ピッチが最も大きい第３のＩＮＣ相トラック４４ｃとの順に並んで形成されている。Ｚ相のトラック４５は、第３のＩＮＣ相トラック４４ｃに隣接して並んで形成されている。
そして、磁極ピッチが異なる第１、第２、第３のＩＮＣ相トラック４４ａ，４４ｂ，４４ｃの間と、第３のＩＮＣ相トラック４４ｃとＺ相トラック４５との間には、各々溝４６が形成されている。 The INC phase track group 44 in the cylindrical bonded magnet 42 of the magnetic drum 41 of the present embodiment is intermediate in magnetic pole pitch to the first INC phase track 44a having the smallest magnetic pole pitch in the axial direction of the magnetic pole drum 41. The second INC phase track 44b and the third INC phase track 44c having the largest magnetic pole pitch are arranged in this order. The Z-phase track 45 is formed adjacent to the third INC phase track 44c.
Grooves 46 are formed between the first, second, and third INC phase tracks 44a, 44b, and 44c having different magnetic pole pitches, and between the third INC phase track 44c and the Z phase track 45, respectively. Has been.

本実施の形態のように、磁気ドラムの円筒状ボンド磁石の外表面に複数のＩＮＣ相トラックを形成した磁気エンコーダは、同時に異なるパルス数の信号を磁気センサに発生させ、同一の磁気エンコーダで、モータの高低両用の回転速度や位置検出を可能にする。
しかし、磁気ドラムの円筒状ボンド磁石の外周面に、近接させて複数のＩＮＣ相トラックを設けると、各トラックのＩＮＣ相の磁極４ａが、隣接した他のトラックのＩＮＣ相の磁極４ａに影響を与え、各ＩＮＣ相の磁極４ａの磁束分布の積算量に誤差を生じ、磁気エンコーダの位置検出精度が低下する。 As in this embodiment, a magnetic encoder having a plurality of INC phase tracks formed on the outer surface of a cylindrical bonded magnet of a magnetic drum simultaneously generates signals with different pulse numbers in a magnetic sensor. Enables detection of rotational speed and position for both high and low motors.
However, if a plurality of INC phase tracks are provided close to the outer peripheral surface of the cylindrical bonded magnet of the magnetic drum, the INC phase magnetic pole 4a of each track affects the INC phase magnetic pole 4a of another adjacent track. In addition, an error is caused in the integrated amount of the magnetic flux distribution of each INC phase magnetic pole 4a, and the position detection accuracy of the magnetic encoder is lowered.

本実施の形態の磁気エンコーダは、ＩＮＣ相トラック群の各ＩＮＣ相トラックの間と、ＩＮＣ相トラックとＺ相トラックとの間に、溝が形成されているので、各トラックの相間の影響を低減でき、位置検出精度の低下が防止できる。
また、本実施の形態の磁気エンコーダは、磁気ドラムに磁極磁気を大きくできる円筒状のブロック磁石が用いられており、ノイズの大きな環境や電源ラインや磁石等の外部磁場の影響を受けやすい環境での使用でも、磁気センサ出力のノイズ比率を低減でき、高信頼化を実現できる。
また、本実施の形態の磁気エンコーダは、１つの磁気ドラムに複数の磁気トラックを形成したものであり、小型化が可能である。 In the magnetic encoder according to the present embodiment, since the grooves are formed between the INC phase tracks of the INC phase track group and between the INC phase track and the Z phase track, the influence between the phases of the tracks is reduced. It is possible to prevent a decrease in position detection accuracy.
In addition, the magnetic encoder of the present embodiment uses a cylindrical block magnet that can increase the magnetic pole magnetism on the magnetic drum, and is susceptible to the influence of an external magnetic field such as a power line or a magnet. Even with the use of, the noise ratio of the magnetic sensor output can be reduced and high reliability can be realized.
Further, the magnetic encoder of the present embodiment is formed by forming a plurality of magnetic tracks on one magnetic drum, and can be miniaturized.

本実施の形態の磁気エンコーダは、円筒状ブロック磁石である円筒状ボンド磁石の外周面に、３本のＩＮＣ相トラックとＺ相トラックとを備えた磁気ドラムを用いたものであるが、ＩＮＣ相のトラック数は３本に限定されず、磁気エンコーダの仕様に応じて適宜決められる。また、Ｚ相のトラックは設けなくても良く、同様な効果が得られる。
また、本実施の形態でも、円筒状ボンド磁石の溝を非磁性の固体で埋めても良く、実施の形態１の磁気エンコーダと同様な効果が得られる。 The magnetic encoder according to the present embodiment uses a magnetic drum having three INC phase tracks and a Z phase track on the outer peripheral surface of a cylindrical bonded magnet that is a cylindrical block magnet. The number of tracks is not limited to three, and is appropriately determined according to the specifications of the magnetic encoder. Further, the Z-phase track need not be provided, and the same effect can be obtained.
Also in this embodiment, the groove of the cylindrical bonded magnet may be filled with a nonmagnetic solid, and the same effect as the magnetic encoder of the first embodiment can be obtained.

本発明に係わる磁気エンコーダは、磁気ドラムに設けられる円筒状ボンド磁石の外周面に形成された複数の磁気トラック間に溝を有するものであり、小型化および高い信頼性と位置検出精度とが要求されるサーボモータに利用できる。 The magnetic encoder according to the present invention has grooves between a plurality of magnetic tracks formed on the outer peripheral surface of a cylindrical bonded magnet provided on a magnetic drum, and requires miniaturization, high reliability, and position detection accuracy. It can be used for servo motors.

１磁気ドラム、２円筒状ボンド磁石、３回転ドラム、４ＩＮＣ相トラック、
４ａ磁極、５Ｚ相トラック、５ａ磁極、６溝、１１磁気センサ、
１１ａ磁気センサユニット、１２回転軸、
２０ａＩＮＣ相トラックの磁極の磁化方向、２０ｂＺ相トラックの磁極の磁化方向、
２１円弧状に分布をしている磁化、２２磁化により発生する磁束の流れ、
２３ａ第１の磁気抵抗素子、２３ｂ第２の磁気抵抗素子、２４ａ第１の端子、
２４ｂ第２の端子、２４ｃ第３の端子、２５直流電源、３１磁気ドラム、
３２円筒状ボンド磁石、３３回転ドラム、３６中間相、４１磁気ドラム、
４２円筒状ボンド磁石、４３回転ドラム、４４ＩＮＣ相トラック群、
４４ａ第１のＩＮＣ相トラック、４４ｂ第２のＩＮＣ相トラック、
４４ｃ第３のＩＮＣ相トラック、４５Ｚ相トラック、４６溝、
１００磁気エンコーダ。 1 magnetic drum, 2 cylindrical bonded magnet, 3 rotating drum, 4 INC phase track,
4a magnetic pole, 5 Z-phase track, 5a magnetic pole, 6 groove, 11 magnetic sensor,
11a Magnetic sensor unit, 12 rotating shaft,
20a The magnetization direction of the magnetic pole of the INC phase track, 20b The magnetization direction of the magnetic pole of the Z phase track,
21 magnetization distributed in an arc shape, 22 flow of magnetic flux generated by magnetization,
23a first magnetoresistive element, 23b second magnetoresistive element, 24a first terminal,
24b second terminal, 24c third terminal, 25 DC power supply, 31 magnetic drum,
32 cylindrical bonded magnet, 33 rotating drum, 36 intermediate phase, 41 magnetic drum,
42 cylindrical bonded magnet, 43 rotating drum, 44 INC phase track group,
44a first INC phase track, 44b second INC phase track,
44c 3rd INC phase track, 45 Z phase track, 46 groove,
100 Magnetic encoder.

Claims

A magnetic drum provided with a cylindrical block magnet on the outer peripheral portion of the rotating drum; a magnetic sensor disposed opposite to the outer peripheral surface of the cylindrical block magnet in the magnetic drum at a predetermined interval; and a center of the magnetic drum A rotary encoder coupled to the cylindrical block magnet, the magnetic encoder including a plurality of tracks having magnetic poles in a circumferential direction of the outer peripheral surface of the cylindrical block magnet, and a groove is formed between the plurality of tracks. Magnetic encoder.

The plurality of tracks are INC phase tracks in which a plurality of N poles and S poles are alternately formed at equal pole pitches, and Z phase tracks having only one pole. Item 2. The magnetic encoder according to Item 1.

3. The first resistance element and the second resistance element forming the magnetic sensor are arranged to face each other with an interval of half the magnetic pole pitch of the INC phase track. Magnetic encoder.

The depth of the groove is not less than 0.5 times the magnetic pole pitch of the INC phase track and not more than the maximum depth at which the groove can be formed on the outer peripheral surface of the cylindrical block magnet. Item 4. The magnetic encoder according to Item 3.

5. The magnetic encoder according to claim 2, wherein a width of the groove is 0.8 to 2 times a magnetic pole pitch of the INC phase track.

The plurality of tracks include an INC phase track group having a plurality of INC phase tracks in which a plurality of magnetic poles of N and S poles are alternately formed at equal magnetic pole pitches, and a Z phase track having only one magnetic pole. The magnetic encoder according to claim 1, wherein the plurality of INC phase tracks have different magnetic pole pitches between the INC phase tracks.

The plurality of tracks is an INC phase track group having a plurality of INC phase tracks in which a plurality of magnetic poles of N poles and S poles are alternately formed with the same magnetic pole pitch, and the plurality of INC phase tracks are each INC phase The magnetic encoder according to claim 1, wherein the magnetic pole pitch is different between tracks.

The magnetic encoder according to claim 1, wherein the groove is filled with a nonmagnetic solid.