CN111198340B - 电动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种容易形成且灵敏度高的电动机。电动机(1)具备：磁体支架(15)，该磁体支架(15)具有磁化有一对N极和S极的第一磁体(161)和磁化有多对N极和S极的第二磁体(162)，并且能够与第一磁体(161)及第二磁体(162)双方的磁体(16)一起旋转；以及基板(60)，该基板(60)安装有在磁体支架(15)的旋转轴线方向(L)上与第一磁体(161)相向设置的第一磁敏元件(171)和在旋转轴线方向(L)上与第二磁体(162)相向设置的第二磁敏元件(172)，第二磁敏元件(172)比第一磁敏元件(171)更向磁体(16)侧突出。

Description

电动机

技术领域

本发明涉及一种电动机。

背景技术

目前，正在使用各种电动机。其中，例如，在专利文献1中公开了一种电动机，其具备：磁铁支架，该磁铁支架具有磁化有一对N极和S极的第一磁铁和设置于该第一磁铁的周围并且磁化数多的(磁化有多对N极和S极的)第二磁铁，并且能够与第一磁铁及第二磁铁双方的磁体一起旋转；还具备基板单元，该基板单元具有与第一磁铁相向的第一磁敏元件和与第二磁铁相向的第二磁敏元件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：2018－42332号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，专利文献1的电动机将第一磁敏元件设置于基板上，将第二磁敏元件设置于与基板不同的另一部件即基板支架上，因此，由该基板及该基板支架构成的基板单元有时装配不方便。另外，第二磁铁磁化数多并且磁通不会到达远处，因此，就第二磁敏元件中的磁检测而言，在第二磁敏元件和第二磁铁的间隔较宽的情况下，有时难以以高灵敏度进行磁检测。

于是，本发明的目的在于，提供一种容易形成并且灵敏度高的电动机。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的电动机的特征在于，具备：磁体支架，所述磁体支架具有磁化有一对N极和S极的第一磁体和磁化有多对N极和S极的第二磁体，并且能够与所述第一磁体及所述第二磁体双方的磁体一起旋转；以及基板，所述基板安装有在所述磁体支架的旋转轴线方向上与所述第一磁体相向设置的第一磁敏元件和在所述旋转轴线方向上与所述第二磁体相向设置的第二磁敏元件，所述第二磁敏元件比所述第一磁敏元件更向所述磁体侧突出。

根据本方式，由于第一磁敏元件和第二磁敏元件均安装在基板上，因此可以容易地进行基板单元的装配。另外，由于第二磁敏元件比第一磁敏元件更向磁体侧突出，因此可以容易地缩小第二磁敏元件和第二磁体的间隔。因此，可以提供一种容易形成并且磁检测灵敏度高的电动机。

在本发明的电动机中，理想的是，具备在所述旋转轴线方向上的所述磁体侧覆盖所述基板的基板支架，所述基板具有与所述第一磁敏元件及所述第二磁敏元件的接地端子连接的信号地，所述基板支架在从所述旋转轴线方向观察的所述第二磁敏元件的位置具有开口部，所述开口部被屏蔽部件覆盖，所述屏蔽部件在所述旋转轴线方向上的厚度比所述基板支架薄，所述基板支架及所述屏蔽部件均由导电性部件形成，并且与所述信号地连接。这是因为，通过用薄的屏蔽部件屏蔽第二磁敏元件，可以在保持第二磁敏元件和第二磁体的间隔变窄的状态下，抑制噪声(框架接地噪声、电源噪声等)从磁体侧侵入第二磁敏元件而影响磁检测结果。

在本发明的电动机中，理想的是，所述第一磁敏元件的与所述第一磁体相向的位置被所述基板支架覆盖。这是因为，可以用简单的构成抑制噪声从磁体侧侵入第一磁敏元件而影响磁检测结果。

在本发明的电动机中，理想的是，所述第二磁敏元件不超过所述基板支架向所述第二磁体侧突出。这是因为，可以抑制第二磁敏元件与其他部件等接触。另外，在将屏蔽部件安装到基板支架时，不使屏蔽部件变形就能轻松地进行安装。

在本发明的电动机中，理想的是，所述第二磁敏元件和所述第二磁体的间隔比所述第一磁敏元件和所述第一磁体的间隔窄。这是因为，由于第二磁体比第一磁体磁化数多，并且与第一磁体相比磁通不会到达远处，因此通过将第二磁敏元件和第二磁体的间隔设为比第一磁敏元件和第一磁体的间隔窄，在第一磁敏元件及第二磁敏元件双方都可以以高灵敏度进行磁检测。

在本发明的电动机中，理想的是，所述第二磁敏元件具有磁敏膜，所述第二磁敏元件中的所述磁敏膜在所述旋转轴线方向上的位置比所述第二磁敏元件在所述旋转轴线方向上的中央更靠所述第二磁体侧。这是因为，可以使磁敏膜的位置靠近磁体，特别是可以以高灵敏度进行磁检测。

在本发明的电动机中，理想的是，所述第二磁体遍及所述第一磁体的周围配置，在所述第一磁体和所述第二磁体之间，遍及整周设置有屏蔽壁，所述屏蔽壁不超过所述第二磁体向所述基板侧突出。通过在第一磁体和第二磁体之间设置不超过第二磁体的屏蔽壁，可以抑制从第一磁体朝向第二磁体的磁通的影响，并且，与屏蔽壁超过第二磁体的情况相比，可以抑制第二磁体的磁通朝向屏蔽壁、朝向第二磁敏元件的磁通变弱。

在本发明的电动机中，理想的是，所述屏蔽壁超过所述第一磁体向所述基板侧突出。这是因为，通过超过第一磁体向基板侧突出的屏蔽壁，可以抑制从第一磁体朝向第二磁体的磁通的影响。

在本发明的电动机中，理想的是，所述第二磁体在固定到所述磁体支架的状态下被磁化。这是因为，可以抑制第二磁体相对于旋转轴的中心偏移。

(发明效果)

本发明能提供一种容易形成并且磁检测灵敏度高的电动机。

附图说明

图1是表示应用了本发明的电动机的编码器侧的端部的外观立体图。

图2是从输出相反侧观察编码器及轴承支架的分解立体图。

图3是从输出侧观察编码器及轴承支架的分解立体图。

图4是编码器及轴承支架的剖视图(图1的A－A剖视图)。

图5是编码器及轴承支架的剖视图(图1的B－B剖视图)。

图6是从输出相反侧观察基板单元、磁体及磁体支架的分解立体图。

图7是从输出侧观察基板单元、磁体及磁体支架的分解立体图。

图8是表示应用了本发明的电动机的编码器的旋转磁体及磁敏元件传感器部的布局的俯视图。

图9是表示应用了本发明的电动机的编码器的旋转磁体及磁敏元件传感器部的布局的立体图。

图10是用于说明应用了本发明的编码器的检测原理的相位图。

图11是用于说明应用了本发明的编码器的检测原理的图。

图12是表示应用了本发明的电动机的编码器的旋转磁体及磁敏元件传感器部的布局的概略图。

附图标记说明

1…电动机；2…旋转轴；3…电动机本体；4…电动机壳体；5…信号地；6…接地端子；7…接地端子；10…编码器；11…外侧壳体；12…编码器罩；13…基板单元；14…编码器支架；15…磁体支架；16…磁体；17…磁敏元件；18…旋转体；21…电动机侧旋转轴；22…编码器侧旋转轴；41…筒状壳体；42…轴承支架；43…轴承；44…圆形凹部；45…凸缘；46…环状壁；47…板；48…贯通孔；49…缺口；50…基板支架；51…凸台部；52…凸台部；53…端板部；54…侧板部；57…屏蔽部件安装位置；58…开口部(贯通孔)；59…屏蔽件安装面；60…基板；60a…输出相反侧基板面；60b…输出侧基板面；61…缺口；62…固定孔；63…固定孔；65…连接器；70…固定部件；80…屏蔽部件；111…端板部；112…侧板部；113…缺口；114…密封部件；121…端板部；122…筒状部；123…缺口；141…磁体配置孔；142…主体部；143…腿部；144…固定孔；151…磁体保持部；152…固定部；153…屏蔽壁；161…第一磁体；162…第二磁体；171…第一磁敏元件；172…第二磁敏元件；172a…磁敏膜；175…霍尔元件；175a…第一霍尔元件；175b…第二霍尔元件；221…磁化面；231…磁化面；241…磁阻图案；242…磁阻图案；243…磁阻图案；244…磁阻图案；261…磁阻图案；262…磁阻图案；263…磁阻图案；264…磁阻图案；290…CPU；291…放大电路；292…放大电路；293…放大电路；294…放大电路；295…放大电路；296…放大电路；310…磁道；621…接地通孔；L…旋转轴线；L1…输出侧；L2…输出相反侧

具体实施方式

以下，参照附图对应用了本发明的电动机的实施方式进行说明。图1是表示应用了本发明的电动机1的编码器10侧的端部的外观立体图。另外，图2及图3是编码器10及轴承支架42的分解立体图，图2是从输出相反侧观察的分解立体图、图3是从输出侧观察的分解立体图。图4及图5是编码器10及轴承支架42的剖视图，图4是图1的A－A剖视图，图5是图1的B－B剖视图。

(整体构成)

电动机1具备具有旋转轴2(参照图4及图5)的电动机本体3和检测旋转轴2的旋转的编码器10。电动机本体3具备收容转子及定子(省略图示)的电动机壳体4。转子与旋转轴2一体旋转。旋转轴2的一端部为从电动机壳体4向外部突出的输出轴(省略图示)。在本说明书中，用符号L表示旋转轴2的中心轴线(旋转轴线)。此外，旋转轴线L对应于磁体支架15的旋转轴线。另外，将输出轴从电动机壳体4突出的方向设为输出侧L1，将输出侧的相反侧设为输出相反侧L2。编码器10固定到电动机本体3的输出相反侧L2的端部。

(旋转轴)

如图4及图5所示，旋转轴2具备电动机侧旋转轴21和固定于电动机侧旋转轴21的输出相反侧L2的端部的编码器侧旋转轴22。电动机侧旋转轴21和编码器侧旋转轴22一体旋转。在本实施方式中，电动机侧旋转轴21由磁性材料构成，编码器侧旋转轴22由非磁性材料构成。如果将编码器侧旋转轴22设为非磁性材料，则可以减少经由编码器侧旋转轴22从电动机本体3侧侵入编码器10侧的磁噪声。此外，编码器侧旋转轴22也可以是磁性材料。在这种情况下，也可以将编码器侧旋转轴22和电动机侧旋转轴21设为一体。即，也可以用一个部件形成旋转轴2。

(电动机壳体)

如图1所示，电动机壳体4具备在旋转轴线L方向上延伸的筒状壳体41和固定到筒状壳体41的输出相反侧L2的端部的轴承支架42。筒状壳体41及轴承支架42从旋转轴线L方向观察时为大致长方形。如图2～图5所示，在轴承支架42的内周侧保持有轴承43。轴承43能旋转地支承编码器侧旋转轴22的输出侧L1的端部。如图2所示，在轴承支架42的输出相反侧L2的表面形成有向输出侧L1凹陷的圆形凹部44，在圆形凹部44的外周侧形成有凸缘45。在凸缘45的内周缘形成有沿着圆形凹部44的边缘向输出相反侧L2突出的环状壁46。

在圆形凹部44的底部以从输出相反侧L2按压轴承43的外周部分的方式安装环状的板47。编码器侧旋转轴22穿过设置于板47的中心的贯通孔48向输出相反侧L2突出。板47通过三根螺丝固定到圆形凹部44的底部。在板47的外周缘，在等角度间隔的三个部位形成有缺口49。在该缺口49中配置有稍后描述的编码器支架14的腿部143。

(编码器)

如图2～图5所示，编码器10具备：固定在轴承支架42上的外侧壳体11、配置于外侧壳体11的内侧的编码器罩12、配置于编码器罩12的内侧的基板单元13、支承基板单元13的编码器支架14、配置于编码器支架14的内周侧的磁体支架15以及被磁体支架15保持的磁体16(旋转磁体)。磁体支架15固定于编码器侧旋转轴22的输出相反侧L2的前端。因此，磁体16与编码器侧旋转轴22一体旋转。基板单元13具备与磁体16相向的磁敏元件17(磁敏元件传感器部)。在本实施方式中，使用MR元件作为磁敏元件17。

(外侧壳体)

如图2及图3所示，外侧壳体11具备从旋转轴线L方向观察时为大致矩形的端板部111和从端板部111的外周缘向输出侧L1立起的侧板部112。在侧板部112形成有用于使与基板单元13连接的配线穿过的缺口113。外侧壳体11和轴承支架42通过使密封部件114介于侧板部112的输出侧L1的端面和凸缘45之间，并在四个部位的角部拧入未图示的螺丝等固定部件而被固定。在本实施方式中，外侧壳体11及电动机壳体4由铝等非磁性材料构成。此外，在本实施方式中，外侧壳体11是与以下说明的编码器罩12不同的部件，但是，也可以用与编码器罩12相同的材料一体地形成外侧壳体11。

(编码器罩)

如图2及图3所示，编码器罩12具备在从旋转轴线L方向观察时呈圆形的端板部121和从端板部121的外周缘向输出侧L1立起的筒状部122。在筒状部122上的与外侧壳体11的缺口113在径向上重叠的位置，形成有用于使与基板单元13连接的配线穿过的缺口123。如图4及图5所示，编码器罩12以使筒状部122的边缘嵌合于沿着轴承支架42的圆形凹部44的边缘形成的环状壁46的内周侧的方式装配到轴承支架42上。筒状部122的输出侧L1的端面除了形成有缺口123的部位以外，与配置在圆形凹部44的底部的板47抵接。在此，环状壁46的周向上的一部分被切去，但是，环状壁46被切去的部位是与形成于板47的外周缘的缺口49不同的角度位置。因此，除了缺口123以外，编码器罩12与轴承支架42的间隙被封闭。

编码器罩12由具有导电性的磁性材料构成。例如，编码器罩12由铁、坡莫合金等形成。更具体地说，编码器罩12是通过将SPCC、SPCE等磁性金属板冲压加工而形成。这样，通过使用由磁性材料形成的编码器罩12覆盖保持磁敏元件17的基板单元13，可以屏蔽磁敏元件17及编码器电路免受干扰磁场等磁噪声。另外，编码器罩12安装为与轴承支架42之间几乎无间隙。因此，可以抑制电磁波噪声从与轴承支架42之间的间隙侵入到基板单元13侧。

此外，作为另一种方法，也可以将编码器罩12设为相对于基板单元13中的基板支架50以无间隙的方式安装的形状来抑制电磁波噪声的侵入。具体地说，编码器罩12的筒状部122延伸到基板单元13的外周侧，筒状部122的前端比基板支架50的外周端部向输出侧L1突出。即，筒状部122延伸到比装设于基板60上的磁敏元件17靠输出侧L1的位置，筒状部122可以通过包围磁敏元件17的外周侧来抑制电磁波噪声的侵入。在这种情况下，理想的是，经由导电性的固定部件70及基板支架50与基板60上的编码器电路的信号地电连接。

编码器罩12安装成与轴承支架42接触，因此，与电动机本体3的框架接地电连接。即，轴承支架42构成由铝等导电性金属构成的电动机壳体4的一部分。因此，通过使编码器罩12的筒状部122嵌合于设置在轴承支架42上的环状壁46的内侧，编码器罩12与电动机本体3的框架接地电连接。这样，通过将编码器10与框架接地电位连接，可以提高电磁波噪声的遮蔽效果。此外，即使不使编码器罩12的筒状部122与环状壁46的内侧嵌合，只要将编码器罩12的筒状部122的端面固定为与圆形凹部44的底部接触，也可以使编码器罩12和电动机本体3的框架接地电位连接。

另外，编码器罩12也可以固定于基板单元13上，经由导电性的固定部件70及基板支架50，与基板60上的编码器电路的信号地电连接。

(编码器支架)

如图2及图3所示，编码器支架14具备形成有圆形的磁体配置孔141的主体部142和从主体部142的输出侧L1的端部向外周侧突出的腿部143。如图3所示，腿部143的输出侧L1的端面比主体部142的输出侧L1的端面更向输出侧L1突出。腿部143在周向上以等角度间隔形成于三个部位。编码器支架14定位成使得能旋转地保持在轴承支架42的中央的编码器侧旋转轴22的旋转轴线L和磁体配置孔141同轴配置，并且，定位成使得腿部143配置在形成于上述的板47的外周缘的缺口49中。如图5所示，编码器支架14经由腿部143与轴承支架42抵接。编码器支架14通过使用未图示的固定螺丝将腿部143螺纹固定到圆形凹部44的底面而固定于轴承支架42。

在编码器支架14中，在主体部142的输出相反侧L2的端面的三个部位形成有用于固定基板单元13的固定孔144。基板单元13定位成与主体部142的输出相反侧L2的端面抵接，经由未图示的螺丝等固定部件固定于编码器支架14。

(磁体)

图6及图7是基板单元13、磁体16及磁体支架15的分解立体图，图6是从输出相反侧L2观察的图，图7是从输出侧观察的图。如图6及图7所示，磁体支架15具备大致圆盘状的磁体保持部151和从磁体保持部151的中心向输出侧L1突出的筒状的固定部152。编码器侧旋转轴22的前端压入固定部152或者通过粘接剂固定于固定部152。或者，用固定螺丝从垂直于输出侧L1的方向固定。而且，在磁体保持部151和固定部152之间设置有屏蔽壁153。磁体16具备与形成于磁体保持部151的中央的凹部嵌合的圆形的第一磁体161及与形成于第一磁体的外周缘的台阶部嵌合的环状的第二磁体162。第一磁体161在周向上磁化有一对N极和S极。另一方面，第二磁体162在周向上交替磁化有多对N极和S极。此外，关于由编码器支架14、磁体16及磁体支架15构成的旋转体18的构成的细节，稍后进行描述。

如图4及图5所示，编码器支架14固定到轴承支架42时，编码器侧旋转轴22的前端配置在编码器支架14的磁体配置孔141的中央。因此，固定于编码器侧旋转轴22的前端的磁体支架15配置于磁体配置孔141的中央。第一磁体161及第二磁体162在磁体配置孔141内朝向输出相反侧L2配置，并且，以编码器侧旋转轴22的旋转轴线L为中心同轴配置。

(基板单元)

如图6及图7所示，基板单元13具备：基板支架50、安装于基板支架50上的基板60、装设于基板60上的磁敏元件17、将基板60固定于基板支架50的固定部件70、从输出侧L1安装于基板支架50上的屏蔽部件80。基板60为大致圆形，具备将外周缘的两个部位以直线状切割成的缺口61。另外，在基板60上的两个部位形成有相对于基板支架50的固定用的固定孔62。两个部位的固定孔62隔着基板支架50的中心配置于相反侧。另外，两个部位的固定孔62中的一方是与装设于基板60上的编码器电路的信号地5(参照图12)电连接的接地通孔621。此外，可以将两个部位的固定孔62中的任一个设为接地通孔621。另外，也可以在三个以上的部位设置固定孔62，在三个部位固定基板60和基板支架50。

基板支架50具备与基板60相向的端板部53和从端板部53的外周缘向输出相反侧L2立起的侧板部54。基板支架50为在与基板60的缺口61在旋转轴线L方向上重叠的部位，端板部53被以直线状切割的形状，侧板部54以直线状延伸。在端板部53上的两个部位形成有对应于基板60的固定孔62的凸台部51。通过固定部件70被***固定孔62及凸台部51，基板60固定到基板支架50上。固定部件70是弹簧销。通过使用弹簧销作为固定部件70，可以防止基板60相对于基板支架50的松动。另外，固定部件70由导电性的金属例如SUS形成，基板支架50由导电性的金属例如铝形成。因此，当基板60经由固定部件70安装于基板支架50时，基板支架50经由固定部件70及接地通孔621与装设于基板60上的编码器电路的信号地5电连接。

在基板支架50上，在对应于编码器支架14的固定孔144的三个部位形成有用于使未图示的固定螺丝穿过的凸台部52。凸台部52与侧板部54连接。在本实施方式中，凸台部52的前端面为与基板60抵接的抵接面。另外，在基板60上，在对应于凸台部52及固定孔144的三个部位形成有用于使固定螺丝穿过的固定孔63。此外，在图2中省略显示，但是，用于定位基板单元13的两根定位销从主体部142的输出相反侧L2的端面突出设置。

通过将三根固定螺丝分别穿过基板60的固定孔63及基板支架50的凸台部52并且将其前端拧入固定孔144，基板单元13被固定于编码器支架14。另外，编码器支架14的腿部143抵接固定到轴承支架42，因此，基板单元13经由编码器支架14固定到轴承支架42。在本实施方式中，编码器支架14由树脂等绝缘材料形成。因此，经由编码器支架14将基板单元13固定于轴承支架42时，基板支架50与轴承支架42绝缘。但是，在基板60上预备有框架接地用的配线图案，未图示的金属部件在与框架接地用的配线图案连接的状态下，通过螺丝与编码器支架14的腿部143中的一个紧固在一起并且与轴承支架42电连接。因此，因为框架接地用的配线图案被配线成与连接于基板单元13的编码器电缆的屏蔽件电连接，所以抑制了施加在电缆上的噪声。

基板60具备朝向输出相反侧L2的输出相反侧基板面60a及朝向输出侧L1的输出侧基板面60b。如图6所示，在输出相反侧基板面60a上，装设有用于连接构成编码器电路的未图示的电路元件及编码器电缆的连接器65等。如图7所示，磁敏元件17具备配置于输出侧基板面60b的中央的第一磁敏元件171和第二磁敏元件172。第一磁敏元件171及第二磁敏元件172分别具备与构成在基板60上的编码器电路的信号地5连接的接地端子6及7(参照图12)。另外，在输出侧基板面60b的第一磁敏元件171的附近装设有两个霍尔元件175。两个霍尔元件175配置于分开90度的角度位置。此外，第一磁敏元件171、第二磁敏元件172及两个霍尔元件175均安装于基板60上。

在基板支架50中，在端板部53的输出侧L1的表面形成有大致矩形的贯通孔(开口部58)。将基板60固定于基板支架50时，第二磁敏元件172被配置在开口部58上。

当向编码器支架14固定基板单元13时，第一磁敏元件171和第一磁体161相向(参照图4及图5)。另外，配置于基板支架50的开口部58的第二磁敏元件172和第二磁体162相向。编码器10在第一磁敏元件171的输出侧L1的表面和第一磁体161之间及第二磁敏元件172的输出侧L1的表面和第二磁体162之间形成有规定间隙。

第一磁敏元件171及配置于其附近的两个霍尔元件175和第一磁体161通过由两个霍尔元件175判别旋转一周获得的第一磁敏元件171的输出周期，作为绝对编码器发挥作用。另一方面，第二磁敏元件172和第二磁体162通过旋转一周获得多个周期的输出，因此，作为增量编码器发挥作用。编码器10通过处理这两组编码器的输出，可以进行高分辨率且高精度的位置检测。

(屏蔽部件)

屏蔽部件80从输出侧L1安装到基板支架50的屏蔽部件安装位置57。本实施方式的屏蔽部件80是挠性板材，大小完全封闭开口部58。虽然未设定本实施方式的屏蔽部件安装位置57，但也可以设置用于将屏蔽部件80安装到屏蔽部件安装位置57的台阶。屏蔽部件80与朝向输出侧L1的屏蔽件安装面59抵接。屏蔽部件80与基板支架50同样，也由导电性的非磁性金属例如铝形成。而且，屏蔽部件80经由导电性的粘接剂粘接到屏蔽件安装面59。因此，屏蔽部件80经由基板支架50与装设于基板60上的编码器电路的信号地5电连接。

屏蔽部件80安装于基板支架50上，使得其覆盖配置于开口部58的第二磁敏元件172。通过将屏蔽部件80安装在基板支架50上，第一磁敏元件171和第二磁敏元件172通过信号地电位的部件(基板支架50及屏蔽部件80)与电动机本体3屏蔽。因此，可以有效地屏蔽从第一磁体161及第二磁体162的间隙环绕进来的框架接地噪声、电源噪声。此外，第一磁敏元件171和第二磁敏元件172经由屏蔽部件80与第一磁体161及第二磁体162相向，但因为屏蔽部件80及基板支架50是非磁性金属，所以可以良好地屏蔽电磁波噪声，并且不会损害作为磁编码器的功能。

(磁体及磁敏元件的布局概要)

图8是表示本实施方式的编码器10中的磁体16(第一磁体161及第二磁体162)及磁敏元件17(第一磁敏元件171及第二磁敏元件172)等的布局的说明图，是表示磁体16等的平面布局的俯视图。图9～图11是表示本实施方式的编码器10的原理的说明图，图9是针对磁敏元件17的信号处理***的说明图，图10是从磁敏元件17输出的信号的说明图，图11是表示该信号和旋转体18(磁体支架15及磁体16)的角度位置θ(电角度)的关系的说明图。此外，在图8及图9中，示意性表示磁体16及磁敏元件17等的构成，对于第二磁体162中的磁极，减少其数量并示意性表示。另外，对于第二磁敏元件172中的磁阻图案和第二磁体162的磁极的位置关系，也使相互的位置偏移并示意性表示，第二磁敏元件172的磁阻图案在周向上极窄的范围内形成。

如图8及图9所示，在本实施方式的编码器10中，在旋转体18侧保持有使磁化面221朝向旋转轴线方向L的输出侧L1的第一磁体161和使环状的磁化面231朝向旋转轴线方向L的输出侧L1的第二磁体162，该第一磁体161的磁化面在周向上磁化有一对N极和S极，该第二磁体162的环状的磁化面相对于第一磁体161在径向的外侧分开的位置，在周向上交替磁化有多对N极和S极。该第一磁体161及第二磁体162与旋转体18一体地围绕旋转轴线旋转。此外，尽管在图8及图9中被简化表示，但是本实施方式的第二磁体162沿周向设置有32对在内侧和外侧形成一对的N极和S极的磁极对。

在本实施方式中，第一磁体161由圆盘状的永磁体构成。第二磁体162为圆筒状，相对于第一磁体161配置于在径向的外侧分开的位置。第一磁体161及第二磁体162由粘结磁体等构成。在本实施方式中使用例如铁氧体烧结磁体。在本实施方式中，在第二磁体162的磁化面231，在径向上排列有在周向上交替地磁化有多对N极和S极的多个磁道310。在本实施方式中，形成两列磁道310。在该两个磁道310之间，N极及S极的位置在周向上偏移，在本实施方式中，在两个磁道310之间，N极及S极在周向上偏移一极。

在基板单元13上设置有第一磁敏元件171和第二磁敏元件172，该第一磁敏元件171在旋转轴线方向L的输出侧L1与第一磁体161的磁化面221相向，该第二磁敏元件172在旋转轴线方向L的输出侧L1与第二磁体162的磁化面231相向。在本实施方式中，如图7等所示，第一磁敏元件171及第二磁敏元件172均保持在基板60的旋转轴线方向L的输出侧L1的输出侧基板面60b上。

另外，基板60在与第一磁体161相向的位置设置有第一霍尔元件175a和第二霍尔元件175b，该第二霍尔元件175b位于相对于第一霍尔元件175a在周向上以机械角偏移90°的部位。在本实施方式中，第一霍尔元件175a及第二霍尔元件175b均保持在基板60的输出侧基板面60b上，在旋转轴线方向L的输出侧L1与第一磁体161相向。

如图8及图9所示，第一磁敏元件171是具备相对于第一磁体161的相位相互具有90°相位差的A相(SIN)的磁阻图案和B相(COS)的磁阻图案的第一磁阻元件。在该第一磁敏元件171中，A相的磁阻图案具备以180°的相位差进行旋转体18的移动检测的+a相(SIN+)的磁阻图案243及－a相(SIN－)的磁阻图案241，B相的磁阻图案具备以180°的相位差进行旋转体18的移动检测的+b相(COS+)的磁阻图案244及－b相(COS－)的磁阻图案242。

在此，+a相的磁阻图案243及－a相的磁阻图案241构成桥电路，一端与电源端子(Vcc)连接，另一端与接地端子(GND)连接。另外，在+a相的磁阻图案243的中点位置设置有输出+a相的端子(+a)，在－a相的磁阻图案241的中点位置设置有输出－a相的端子(－a)。另外，+b相的磁阻图案244及－b相的磁阻图案242与+a相的磁阻图案243及－a相的磁阻图案241同样，也构成桥电路，一端与电源端子(Vcc)连接，另一端与接地端子(GND)连接。另外，在+b相的磁阻图案244的中点位置设置有输出+b相的端子(+b)，在－b相的磁阻图案242的中点位置设置有输出－b相的端子(－b)。

第二磁敏元件172是具备相对于第二磁体162的相位相互具有90°的相位差的A相(SIN)的磁阻图案和B相(COS)的磁阻图案的第二磁阻元件。在该第二磁敏元件172中，A相的磁阻图案具备以180°的相位差进行旋转体18的移动检测的+a相(SIN+)的磁阻图案264及－a相(SIN－)的磁阻图案262，B相的磁阻图案具备以180°的相位差进行旋转体18的移动检测的+b相(COS+)的磁阻图案263及－b相(COS－)的磁阻图案261。

在此，+a相的磁阻图案264及－a相的磁阻图案262与第一磁敏元件171同样，也构成桥电路，一端与电源端子(Vcc)连接，另一端与接地端子(GND)连接。另外，在+a相的磁阻图案264的中点位置设置有输出+a相的端子(+a)，在－a相的磁阻图案262的中点位置设置有输出－a相的端子(－a)。另外，+b相的磁阻图案263及－b相的磁阻图案261与+a相的磁阻图案264及－a相的磁阻图案262同样，也构成桥电路，一端与电源端子(Vcc)连接，另一端与接地端子(GND)连接。另外，在+b相的磁阻图案263的中点位置设置有输出+b相的端子(+b)，在－b相的磁阻图案261的中点位置设置有输出－b相的端子(－b)。

如图8及图9所示，该构成的第二磁敏元件172配置于在旋转轴线方向L上与第二磁体162的相邻磁道310间的边界部分重叠的位置。因此，第二磁敏元件172的磁阻图案261～264可以以高于各磁阻图案261～264的电阻值饱和灵敏度区域的磁场强度检测方向在磁道310的面内方向上变化的旋转磁场。即，因为第二磁体162具备多条磁道310，所以在相邻的磁道310间的边界线部分产生磁场强度高于各磁阻图案261～264的电阻值饱和灵敏度区域且方向在磁道310的面内方向变化的旋转磁场。在此，饱和灵敏度区域通常是指电阻值变化量k可以与磁场强度H近似地用式“k∝H2”表示的区域以外的区域。另外，以高于饱和灵敏度区域的磁场强度检测旋转磁场(磁矢量的旋转)的方向时的原理利用了如下原理：当在对由铁磁性金属构成的各磁阻图案261～264通电的状态下施加了电阻值饱和的磁场强度时，在磁场和电流方向所成的角度θ与各磁阻图案261～264的电阻值R之间存在用下式表示的关系：R＝R0－k×sin2θ，其中，R0为无磁场中的电阻值，k为电阻值变化量(高于饱和灵敏度区域时为常数)。如果基于这种原理检测旋转磁场，则当角度θ变化时，电阻值R沿着正弦波变化，因此，可以获得波形质量高的A相及B相。

在该结构的编码器10中，在第一磁敏元件171、第一霍尔元件175a、第二霍尔元件175b及第二磁敏元件172中构成有放大电路291～296、CPU290(运算电路)等，该CPU290(运算电路)对从这些放大电路291～296输出的正弦波信号sin、cos进行插值处理、各种运算处理，基于来自第一磁敏元件171、第一霍尔元件175a、第二霍尔元件175b及第二磁敏元件172的输出，求得旋转体18相对于基板单元13的旋转角度位置。

更具体地说，在编码器10中，当旋转体18旋转一周时，从第一磁敏元件171输出两个周期的图10所示的正弦波信号sin、cos。因此，通过放大电路291及放大电路292将正弦波信号sin、cos放大后，在CPU290中，如图11所示，从正弦波信号sin、cos求取θ＝tan-1(sin/cos)，即可知道旋转输出轴的角度位置θ。另外，在本实施方式中，在从第一磁体161的中心观察时偏离90°的位置配置有第一霍尔元件175a及第二霍尔元件175b。因此，可知当前位置位于正弦波信号sin、cos的哪个区间。因此，编码器10可以根据第一磁敏元件171中的检测结果、第一霍尔元件175a中的检测结果及第二霍尔元件175b中的检测结果生成旋转体18的第一绝对角度位置信息，并且可以进行绝对动作。

另外，在本实施方式的编码器10中，使用了具备在周向上交替磁化有多对N极和S极的环状的磁化面231的第二磁体162，每当旋转体18旋转第二磁体162的磁极的一个周期，就从与该第二磁体162相向的第二磁敏元件172输出如图10所示的正弦波信号sin、cos。因此，通过放大电路293及放大电路294将从第二磁敏元件172输出的正弦波信号sin、cos放大后，只要在CPU290中转换为脉冲信号等，则可获得对应于第二磁体162的磁极的信号。因此，只要在CPU290中使用基于第一磁敏元件171中的检测结果、第一霍尔元件175a中的检测结果及第二霍尔元件175b中的检测结果所获得的旋转体18的第一绝对角度位置信息和第二磁敏元件172中的检测结果，即可获得旋转体18的第二绝对角度位置信息，该第二绝对角度位置信息比第一绝对角度位置信息分辨率高。即，基于第一磁敏元件171中的检测结果、第一霍尔元件175a中的检测结果及第二霍尔元件175b中的检测结果检测旋转体18的第一绝对角度位置信息，使用该第一绝对角度位置信息及第二磁敏元件172中的检测结果，获得旋转体18的更高精度的绝对角度位置(第二绝对角度位置信息)。

(旋转轴线方向上的磁体及磁敏元件的配置)

接着，使用图12的表示本实施方式的编码器10的侧面方向的布局的概略图，对旋转轴线方向L上的磁体16(第一磁体161及第二磁体162)及磁敏元件17(第一磁敏元件171及第二磁敏元件172)的配置进行说明。此外，图12是概略图，除磁体16及磁敏元件17以外的构成部件许多被省略表示。

如图12所示，第二磁敏元件172的从输出侧基板面60b朝旋转轴线方向L的输出侧L1的长度比第一磁敏元件171的从输出侧基板面60b朝旋转轴线方向L的输出侧L1的长度长。换句话说，第二磁敏元件172在旋转轴线方向L上比第一磁敏元件171更向磁体侧即输出侧L1突出。因此，成为可以轻松地缩小由于磁化数多且磁通不会到达远处而要求较窄的第二磁敏元件172和第二磁体162的间隔的构成。另外，因为第一磁敏元件171和第二磁敏元件172均安装在基板60上，所以成为可以简化基板单元13的装配的构成。因此，本实施方式的电动机1容易形成，并且，磁检测灵敏度高。此外，第一磁敏元件171及第二磁敏元件172优选是通过树脂模制安装于基板60上的元件、倒装安装于基板60上的元件。

此外，如图12所示，第一磁敏元件171和第一磁体161的间隔比第二磁敏元件172和第二磁体162的间隔宽。第二磁体162比第一磁体161磁化数多并且与第一磁体161相比磁通不会到达远处，因此，像本实施方式的电动机1那样，通过使第二磁敏元件172和第二磁体162的间隔比第一磁敏元件171和第一磁体161的间隔窄，可以在第一磁敏元件171及第二磁敏元件172双方以高灵敏度进行磁检测。

另外，如上所述，基板60具有与第一磁敏元件171及第二磁敏元件172的接地端子6及7连接的信号地5，基板支架50在从旋转轴线方向L观察的第二磁敏元件172的位置具有开口部58。另外，如图12所示，开口部58由在旋转轴线方向L上的厚度比基板支架50薄的屏蔽部件80覆盖。而且，如上所述，基板支架50及屏蔽部件80均由导电性部件(导电性金属)形成，并与信号地5连接。这样，通过使用薄的屏蔽部件80屏蔽第二磁敏元件172，可以在缩小第二磁敏元件172和第二磁体162的间隔的情况下，抑制噪声(框架接地噪声、电源噪声等)从磁体16侧侵入第二磁敏元件172而影响磁检测结果。另外，通过将屏蔽部件80设为与基板支架50不同的部件，可以轻松调整屏蔽效果。

另外，如图12所示，第一磁敏元件171的与第一磁体161相向的位置由基板支架50覆盖。通过设为这种构成，本实施方式的电动机1抑制了噪声从磁体16侧侵入第一磁敏元件171而影响磁检测结果。

此外，在本实施方式中，在第一磁敏元件171的位置未设置开口部，因为没有开口部，所以第一磁敏元件171的位置未被屏蔽部件80覆盖，但也可以是，在第一磁敏元件171的位置设置开口部，并且具备覆盖该开口部的屏蔽部件80。在设为这种构成的情况下，也可以构成为，使用一个屏蔽部件80覆盖第一磁敏元件171的位置的开口部和第二磁敏元件172的位置的开口部58。

在此，理想的是，第二磁敏元件172不会超过基板支架50向第二磁体162侧突出。这是因为，可以抑制第二磁敏元件172与其他部件等接触。另外，在将屏蔽部件80安装于基板支架50的情况下，不使屏蔽部件80变形就能轻松地进行安装。在本实施方式中，第二磁体162侧的第二磁敏元件172的表面与第二磁体162侧的基板支架50的表面(准确地说是屏蔽件安装面59)大致齐平。

另外，如图12所示，本实施方式的第二磁敏元件172具有磁敏膜172a。而且，磁敏膜172a在旋转轴线方向L上的第二磁敏元件172中的配置是第二磁体162侧(靠输出侧L1)。即，旋转轴线方向L上的第二磁敏元件172中的磁敏膜172a的位置比旋转轴线方向L上的第二磁敏元件172的中央靠第二磁体162侧。这样，可以使磁敏膜172a的位置靠近磁体16，特别是能够以高灵敏度进行磁检测。

在本实施方式的电动机1中，如图6及图8等所示，第二磁体162遍及第一磁体161的周围配置，在第一磁体161和第二磁体162之间，遍及整周设置有屏蔽壁153。屏蔽壁153与磁体保持部151及固定部152一起一体成型，抑制了从第一磁体161朝向第二磁体162的磁通的影响。在此，理想的是，像图12中示出的本实施方式的电动机1那样，屏蔽壁153不会超过第二磁体162向基板60侧突出。这是因为，通过在第一磁体161和第二磁体162之间设置不超过第二磁体162的屏蔽壁153，抑制了从第一磁体161朝向第二磁体162的磁通的影响，并且，可以抑制第二磁体162的磁通朝向屏蔽壁153、朝向第二磁敏元件172的磁通变弱。此外，在本实施方式中，屏蔽壁153和第二磁体162的输出相反侧L2的表面齐平，但也可以是，第二磁体162的输出相反侧L2的表面比屏蔽壁153的输出相反侧L2的表面向输出相反侧L2突出。

另外，理想的是，屏蔽壁153像图12中示出的本实施方式的电动机1那样，超过第一磁体161向基板60侧即输出相反侧L2突出。这是因为，通过超过第一磁体161向输出相反侧L2突出的屏蔽壁153，可以抑制从第一磁体161朝向第二磁体162的磁通的影响。

此外，第二磁体162也可以将预先磁化的部件固定于磁体支架15上，但更理想的是，在固定于磁体支架15的状态下被磁化。这是因为，可以抑制第二磁体162相对于旋转轴2(编码器侧旋转轴22)的中心偏移。在此，为了提高磁化性，理想的是，如本实施方式所示，屏蔽壁153在旋转轴线方向L不会超过第二磁体162而突出。此外，可以判断，即使第二磁体162相对于磁体支架15的配置出现偏移、第二磁体162相对于旋转轴2也无中心偏移的第二磁体162是在固定于磁体支架15的状态下被磁化的。

本发明不限于上述实施例，在不脱离其宗旨的范围内可以通过各种构成来实现。例如，就与发明内容栏所记载的各实施方式中的技术特征相对应的实施例中的技术特征而言，为了解决上述技术问题的一部分或全部，或者，为了实现上述效果的一部分或全部，可以适当地进行替换、组合。

另外，如果该技术特征在本说明书中没有被描述为是必要的，则可以适当地删除它。

Claims (6)

1.一种电动机，其特征在于，具备：

磁体支架，所述磁体支架具有磁化有一对N极和S极的第一磁体和磁化有多对N极和S极的第二磁体，并且能够与所述第一磁体及所述第二磁体双方的磁体一起旋转；以及

基板，所述基板安装有在所述磁体支架的旋转轴线方向上与所述第一磁体相向设置的第一磁敏元件和在所述旋转轴线方向上与所述第二磁体相向设置的第二磁敏元件，

所述第二磁敏元件比所述第一磁敏元件更向所述磁体侧突出，

所述第二磁体遍及所述第一磁体的周围配置，

在所述第一磁体和所述第二磁体之间，遍及整周设置有屏蔽壁，

所述屏蔽壁不超过所述第二磁体向所述基板侧突出，

所述屏蔽壁超过所述第一磁体向所述基板侧突出，

所述第二磁体在固定到所述磁体支架的状态下被磁化。

2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，

具备在所述旋转轴线方向上的所述磁体侧覆盖所述基板的基板支架，

所述基板具有与所述第一磁敏元件及所述第二磁敏元件的接地端子连接的信号地，

所述基板支架在从所述旋转轴线方向观察的所述第二磁敏元件的位置具有开口部，

所述开口部被屏蔽部件覆盖，所述屏蔽部件在所述旋转轴线方向上的厚度比所述基板支架薄，

所述基板支架及所述屏蔽部件均由导电性部件形成，并且与所述信号地连接。

3.根据权利要求2所述的电动机，其特征在于，

所述第一磁敏元件的与所述第一磁体相向的位置被所述基板支架覆盖。

4.根据权利要求2所述的电动机，其特征在于，

所述第二磁敏元件不超过所述基板支架向所述第二磁体侧突出。

5.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，

所述第二磁敏元件和所述第二磁体的间隔比所述第一磁敏元件和所述第一磁体的间隔窄。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的电动机，其特征在于，

所述第二磁敏元件具有磁敏膜，

所述第二磁敏元件中的所述磁敏膜在所述旋转轴线方向上的位置比所述第二磁敏元件在所述旋转轴线方向上的中央更靠所述第二磁体侧。

Images