JP5195490B2 - Rotation information calculation device, rolling bearing with rotation information calculation device, and motor with rotation information calculation device - Google Patents
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Description
この発明は、各種機械装置を構成する回転部材の回転角度等の回転状態を示す情報を得る為に使用する、回転情報算出装置並びにこの回転情報算出装置を備えた転がり軸受及びモータの改良に関する。
The present invention relates to a rotation information calculation device used for obtaining information indicating a rotation state such as a rotation angle of a rotation member constituting various mechanical devices, and a rolling bearing and a motor provided with the rotation information calculation device .
モータ等の回転軸の回転角度や回転角速度を算出する為の回転情報算出装置として従来から、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。図９〜１５は、この特許文献１に記載された、回転情報算出装置に関する従来構造の第１例を示している。本例の回転情報算出装置は、図９にブロック図で示す様に、磁気センサ付軸受装置１と、回転情報算出器２とを備える。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a device described in
このうちの磁気センサ付軸受装置１は、図１０〜１２に詳示する様に、玉軸受３を備え、この玉軸受３に、モータ等の回転軸の回転状態を検出する為の磁気センサを組み付けている。この玉軸受３は、外周面に内輪軌道４を有する内輪５と、内周面に外輪軌道６を有する外輪７と、これら内輪軌道４と外輪軌道６との間に転動自在に設けた複数個の玉８、８とを備える。本例の場合には、このうちの内輪５を回転輪として、外輪７を静止輪として、それぞれ使用する。即ち、この内輪５を、回転部材である、モータ等の回転軸に外嵌支持すると共に、上記外輪７を、静止部材である、ケーシング等に内嵌支持した状態で使用する。
Among these, the
又、上記磁気センサは、上記内輪５に支持固定されたエンコーダ９と、それぞれが上記外輪７にセンサカバー１６を介して支持された、回路基板１０と、３個の磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃと、３個の磁路部材１２、１２とを備える。このうちのエンコーダ９は、磁性材料である磁性金属板等により、断面Ｌ字形で全体を円環状に構成した磁石ホルダ１３と、この磁石ホルダ１３の円輪部の側面に固定した円輪状の永久磁石１４とから成る。この永久磁石１４は、軸方向に着磁している。着磁面である、この永久磁石１４の側面（上記磁石ホルダ１３と反対側の側面で、図１１〜１２の上側面）には、円周方向の半分（中心角で１８０度）の領域にＳ極を、残り半分（中心角で１８０度）の領域にＮ極を、それぞれ配置している。この様なエンコーダ９は、上記内輪５の軸方向端部（図１１〜１２の上端部）に、この内輪５と同心に外嵌固定している。
The magnetic sensor includes an
又、上記センサカバー１６は、断面大略コ字形で全体を円環状に形成しており、上記外輪７の軸方向端部（図１０〜１２の上端部）に外嵌固定している。又、上記回路基板１０と、上記３個の磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃと、上記３個の磁路部材１２、１２とは、それぞれ上記センサカバー１６の内側に保持固定した図示しない合成樹脂中に包埋している。上記回路基板１０は、軸方向から見た形状がＣ字形の板状体である。この様な回路基板１０の側面（上記エンコーダ９側の側面で、図１１〜１２の下側面）には、上記３個の磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃを、それぞれの出力信号同士の間に１２０度ずつの位相差が生じる様に（本例の場合には、円周方向に関する配置の位相を互いに１２０度ずつずらせた状態で）実装している。尚、本例の場合、上記各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃはそれぞれ、アナログホールＩＣである。
The
又、上記３個の磁路部材１２、１２は、上記エンコーダ９の着磁面から出入りする磁束を、上記３個の磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃに導く為のものである。この様な各磁路部材１２、１２はそれぞれ、磁性材料である磁性金属板等により、全体を（中心角が１２０度弱である）円弧板状に形成すると共に、円周方向両端部に１対の壁部１５、１５を、それぞれ本体部分に対して軸方向片側（図１０〜１１の上側）に直角に折れ曲がった状態で形成している。この様な各磁路部材１２、１２は、上記各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃのうち、円周方向に関して隣り合うもの同士の間に、それぞれ１個ずつ配置している。即ち、この様に配置する事で、円周方向に隣り合う上記各磁路部材１２、１２同士の間部分に、それぞれ上記各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃを１個ずつ挟み込む状態で配置している。又、この状態で、上記各磁路部材１２、１２を、それぞれ上記エンコーダ９の着磁面に、軸方向の微小隙間を介して対向させている。
The three
上述の様に構成する磁気センサ付軸受装置１の場合、上記内輪５を外嵌固定した、モータ等の回転軸が回転すると、これに伴って、上記エンコーダ９の着磁面と上記各磁路部材１２、１２との、円周方向に関する互いの位置関係が周期的に変化する。この結果、上記各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃを通る磁束の向き及び大きさが周期的に変化し、これら各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃの出力信号である磁気検出信号が、図１３に示す様に、それぞれが１２０度ずつ位相のずれた、３つの正弦波信号となる。つまり、象限判別が可能となり、これら各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃの磁気検出信号に基づいて、上記内輪５（回転軸）の回転角度位置θ等を算出する事が可能となる。
In the case of the magnetic sensor-equipped
又、図１４の下側の図は、上記エンコーダ９の着磁面と上記各磁路部材１２、１２との位置関係を軸方向から見た模式図であり、図１４の上側の図は、下図の楕丸で囲んだ位置に存在する磁気検出器１１ａの出力信号の変化を示している。上記エンコーダ９の着磁面が、図１４の下図の（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｄ）の順に示す様に右回転する事によって、この着磁面と上記磁気検出器１１ａとの位置関係が変化し、これに伴って、この磁気検出器１１ａを通る磁束の方向及び大きさが変化する。この結果、この磁気検出器１１ａの磁気検出信号が、図１４の上図に示す様に正弦波状に変化する。
14 is a schematic view of the positional relationship between the magnetized surface of the
又、前記図９に示す様に、上記各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃの信号出力部は、それぞれ前記回転情報算出器２の信号入力部に接続されている。この回転情報算出器２は、上記各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃから出力される３つの磁気検出信号に基づき、上記内輪５に関する、絶対回転角度位置θ、回転角速度ω、回転方向等の回転状態を示す回転情報を周期的に算出する。そして、算出した回転情報を、図示しない出力対象に出力する。又、上記回転情報算出器２は、回転角速度ωを算出する為に、上記内輪５の回転に応じたパルス信号を出力する、図示しないパルス発生器と、このパルス信号をカウントする、図示しないパルスカウンタとを有している。又、上記回転情報算出器２は、回転方向を算出する為に、算出した絶対回転角度位置θをＲＡＭ（Random Access Memory）に保持する様になっている。
As shown in FIG. 9, the signal output units of the
又、上記回転情報算出器２は、図示はしないが、各種制御や演算処理を担う演算処理装置（Processing Unit）と、主記憶装置（Main Storage）を構成するＲＡＭと、読み出し専用の記憶装置であるＲＯＭ（Read Only Memory）と、これら各装置間をデータ授受可能に接続するバスとを有する構成になっている。そして、上記ＲＯＭに予め記憶された専用のコンピュータプログラムを、上記ＲＡＭにロードし、このＲＡＭにロードされたプログラムに記述された命令に従って、上記演算処理装置が各種ハードウェアの制御及び各種演算処理を行う事により、上述した回転情報の算出処理を実現する様になっている。 Although not shown, the rotation information calculator 2 includes an arithmetic processing unit (Processing Unit) responsible for various controls and arithmetic processing, a RAM constituting a main storage device (Main Storage), and a read-only storage device. It is configured to have a certain ROM (Read Only Memory) and a bus that connects these devices so as to be able to exchange data. Then, a dedicated computer program stored in advance in the ROM is loaded into the RAM, and the arithmetic processing unit performs various hardware controls and various arithmetic processes in accordance with instructions described in the program loaded in the RAM. By doing so, the above-described calculation process of rotation information is realized.
次に、図１５に示したフローチャートを参照しつつ、上記回転情報算出器２による回転情報算出処理の流れを説明する。
この回転情報算出処理は、上記回転情報算出器２で実行されると、先ず、ステップＳ１００に移行し、この回転情報算出器２に於いて、上記各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃから、磁気検出信号のサンプリング値を取得したか否かを判定し、取得したと判定された場合（Yes）は、ステップＳ１０２に移行し、そうでない場合（No）は、取得するまで待機する。
上記ステップＳ１０２に移行した場合は、上記回転情報算出器２に於いて、上記ステップＳ１００で取得したサンプリング値に基づき、絶対回転角度位置θを算出してステップＳ１０４に移行する。
上記ステップＳ１０４では、上記回転情報算出器２に於いて、上記ステップＳ１０２で算出した絶対回転角度位置θと、図示しないパルスカウンタでカウントした、上記内輪５の回転に応じたパルス信号数とに基づき回転角速度ωを算出して、ステップＳ１０６に移行する。
このステップＳ１０６では、上記回転情報算出器２に於いて、上記ステップＳ１０２で算出した絶対回転角度位置θと、過去に算出した絶対回転角度位置θとに基づき回転方向を算出して、ステップＳ１０８に移行する。
このステップＳ１０８では、上記回転情報算出器２に於いて、上記ステップＳ１０２〜Ｓ１０６の算出結果の信号を出力し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
尚、本例の場合、上記回転情報算出器２及び上記ステップＳ１００〜Ｓ１０８が、回転情報算出手段に相当する。
Next, the flow of rotation information calculation processing by the rotation information calculator 2 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
When the rotation information calculation process is executed by the rotation information calculator 2, first, the process proceeds to step S100. In the rotation information calculator 2, the
When the process proceeds to step S102, the rotation information calculator 2 calculates the absolute rotation angle position θ based on the sampling value acquired in step S100, and the process proceeds to step S104.
In step S104, based on the absolute rotation angle position θ calculated in step S102 in the rotation information calculator 2 and the number of pulse signals corresponding to the rotation of the
In step S106, the rotation information calculator 2 calculates the rotation direction based on the absolute rotation angle position θ calculated in step S102 and the absolute rotation angle position θ calculated in the past. Transition.
In step S108, the rotation information calculator 2 outputs a signal of the calculation results of steps S102 to S106, ends a series of processes, and returns to the original process.
In the case of this example, the rotation information calculator 2 and the steps S100 to S108 correspond to rotation information calculation means.
次に、本例の回転情報算出装置の動作を説明する。
ここでは、前記磁気センサ付軸受装置１を構成する玉軸受３が、モータの回転軸をケーシングに対して回転自在に支持する為の軸受であるとした場合の動作を説明する。
図示しないドライバからの駆動信号に応じて、上記モータが駆動すると、このモータの回転軸と共に、上記磁気センサ付軸受装置１の内輪５が回転する。この結果、３個の磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃから、互いの位相が１２０度ずつずれた、３つの磁気検出信号｛cosθ、cos（θ−２π／３）、cos（θ−４π／３）｝が出力される。ここで、磁気検出器１１ａの出力をＡ相、磁気検出器１１ｂの出力をＢ相、磁気検出器１１ｃの出力をＣ相とする。
Next, the operation of the rotation information calculation device of this example will be described.
Here, the operation when the
When the motor is driven in response to a drive signal from a driver (not shown), the
回転情報算出器２は、サンプリングタイミングになると、上記各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃから出力される、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の３つの磁気検出信号に就いて、サンプリング値ａ、ｂ、ｃを同時に取得する（ステップＳ１００）。そして、取得したサンプリング値ａ、ｂ、ｃに基づき、絶対回転角度位置θを算出する（ステップＳ１０２）。絶対回転角度位置θは、本例に於いては、３相のサンプリング値ａ、ｂ、ｃを、３相−２相変換で２相に変換し、その比（アークタンジェント）から求める。
At the sampling timing, the rotation information calculator 2 obtains the sampling values a and b for the three magnetic detection signals A, B and C output from the
絶対回転角度位置θが算出されると、この絶対回転角度位置θと、図示しないパルスカウンタによってカウントされた上記内輪５の回転に応じたパルス信号のカウント数とに基づき、回転角速度ωを算出する。例えば、１周を１０ビット（１０２４）に分割し、パルス発生器から、上記内輪５の回転に応じてパルス信号を出力する。このパルス信号をパルスカウンタでカウントし、このカウント値から回転に応じた時間ｔを算出する。そして、この時間ｔと、絶対回転角度位置θとにより、回転角速度ωを算出する。
When the absolute rotation angle position θ is calculated, the rotation angular velocity ω is calculated based on the absolute rotation angle position θ and the number of pulse signals counted according to the rotation of the
回転角速度ωが算出されると、次に、ＲＡＭに保持してある過去（例えば、１回前）の絶対回転角度位置θと、今回の絶対回転角度位置θとに基づき、回転方向を算出（判別）する（ステップＳ１０６）。
回転方向が算出されると、この回転方向と、上述の様に算出した、絶対回転角度位置θと、回転角速度ωとの情報を含む信号を、図示しない出力対象に出力する（ステップＳ１０８）。
Once the rotational angular velocity ω is calculated, the rotational direction is then calculated based on the past (for example, the previous absolute rotation angle position θ held in the RAM and the current absolute rotation angle position θ ( (Step S106).
When the rotation direction is calculated, a signal including information on the rotation direction and the absolute rotation angle position θ and the rotation angular velocity ω calculated as described above is output to an output target (not shown) (step S108).
上記回転情報算出器２は、上記算出結果を、アナログ又はデジタルの信号で出力する事が可能である。アナログの信号で出力する場合は、例えば、絶対回転角度位置θであれば、０〜３６０度を０〜５Ｖに均等に割り当て、角度に応じたアナログ電圧信号を出力する。又、上記算出結果を、デジタルの信号で出力する場合は、例えば、絶対回転角度位置θであれば、０〜３６０度を１０ビット（０〜１０２３）に均等に割り当て、角度に応じたデジタル信号を出力する。 The rotation information calculator 2 can output the calculation result as an analog or digital signal. In the case of outputting an analog signal, for example, in the case of the absolute rotation angle position θ, 0 to 360 degrees are equally assigned to 0 to 5 V, and an analog voltage signal corresponding to the angle is output. When the calculation result is output as a digital signal, for example, in the case of the absolute rotation angle position θ, 0 to 360 degrees are equally assigned to 10 bits (0 to 1023), and the digital signal corresponding to the angle is used. Is output.
尚、上述した従来構造の第１例では、回転情報算出器２とセンサ付軸受装置１とを別体に構成しているが、一体に構成する事もできる。又、上述した従来構造の第１例では、回転角度位置を、３相−２相変換で２相に変換し、その比（アークタンジェント）から求めたが、これに限らず、他の方法を用いて求める構成としても良い。
In the first example of the conventional structure described above, the rotation information calculator 2 and the sensor-equipped
次に、図１６〜１９は、前記特許文献１に記載された、回転情報算出装置に関する従来構造の第２例を示している。尚、本例の特徴は、回転情報算出器２ａの構成にある。その他の部分の構成及び作用は、上述の図９〜１５に示した従来構造の第１例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する図示並びに説明は極力省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
Next, FIGS. 16 to 19 show a second example of the conventional structure related to the rotation information calculation device described in
本例の場合、上記回転情報算出器２ａは、図１７にブロック図で示す様に、磁気センサ付軸受装置１を構成する３個の磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ（図１６）から出力される３相のアナログの磁気検出信号cosθ、cos（θ−２π／３）、cos（θ−４π／３）の異常を検出する、異常検出部１７と、回転輪である内輪５（図１１〜１２参照）の回転情報を算出する回転情報算出部１８とを含んで構成されている。以下、上述した従来構造の第１例の場合と同様、磁気検出器１１ａの出力をＡ相、磁気検出器１１ｂの出力をＢ相、磁気検出器１１ｃの出力をＣ相として説明する。
In the case of this example, the
上記異常検出部１７は、上記各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃのＡ相、Ｂ相、Ｃ相の各相の磁気検出信号のサンプリング値ａ、ｂ、ｃに基づき、これら各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃのＡ相、Ｂ相、Ｃ相の各相毎に、少なくとも２通りの算出方法で回転角度位置を算出し、当該算出した回転角度位置に基づき、各相の磁気検出信号に異常が発生しているか否かを検出する。具体的には、上記異常検出部１７は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相毎に、サンプリング値ａ、ｂ、ｃを用いて絶対回転角度位置を算出する第１式を、サンプリング値ａ、ｂ、ｃの数学的関係を用いて変形した第２式〜第４式を用いて、上記各相の絶対回転角度位置を算出する。
The
ここで、第２式は、第１式を、サンプリング値ａ及びｂの数学的関係に基づき、サンプリング値ｃを含まない様に変形した算出式である。又、第３式は、第１式を、サンプリング値ａ及びｃの数学的関係に基づき、サンプリング値ｂを含まない様に変形した算出式である。又、第４式は、第１式を、サンプリング値ｂ及びｃの数学的関係に基づき、サンプリング値ａを含まない様に変形した算出式である。 Here, the second expression is a calculation expression obtained by modifying the first expression so as not to include the sampling value c based on the mathematical relationship between the sampling values a and b. The third equation is a calculation equation obtained by modifying the first equation so as not to include the sampling value b based on the mathematical relationship between the sampling values a and c. The fourth equation is a calculation equation obtained by modifying the first equation so as not to include the sampling value a based on the mathematical relationship between the sampling values b and c.
そして、第２式を用いて算出したＡ〜Ｃ相の３つの絶対回転角度位置の各２つの絶対回転角度位置の差分値と、第３式を用いて算出したＡ〜Ｃ相の３つの絶対回転角度位置の各２つの絶対回転角度位置の差分値と、第４式を用いて算出したＡ〜Ｃ相の３つの絶対回転角度位置の各２つの絶対回転角度位置の差分値とに基づき、サンプリング値ａ、ｂ、ｃの何れかに異常が発生しているか否かを検出する。 And the difference value of each two absolute rotation angle positions of the three absolute rotation angle positions of the A to C phases calculated using the second expression, and the three absolute values of the A to C phases calculated using the third expression Based on the difference value between each two absolute rotation angle positions of the rotation angle position and the difference value between each two absolute rotation angle positions of the three absolute rotation angle positions of the A to C phases calculated using the fourth equation, It is detected whether or not an abnormality has occurred in any of the sampling values a, b, and c.
サンプリング値ａ、ｂ、ｃの何れか１つに異常が検出された場合は、該当する相に異常が発生している事を示す異常検出フラグを外部装置等に出力すると共に、Ａ相〜Ｃ相に対して、正常なサンプリング値のみで算出された３つの絶対回転角度位置を、前記回転情報算出部１８に出力する。
一方、サンプリング値ａ、ｂ、ｃのうち２つ以上に異常が発生している場合は、動作停止用の異常検出フラグを、回転情報算出器２ａ内部の図示しない動作制御部及び外部装置に出力する。
When an abnormality is detected in any one of the sampling values a, b, and c, an abnormality detection flag indicating that an abnormality has occurred in the corresponding phase is output to an external device or the like, and A phase to C For the phase, three absolute rotation angle positions calculated only with normal sampling values are output to the rotation
On the other hand, when an abnormality has occurred in two or more of the sampling values a, b, and c, an abnormality detection flag for stopping the operation is output to an operation control unit (not shown) inside the
又、サンプリング値ａ、ｂ、ｃの何れも正常である場合は、第２式〜第４式で算出した９つの絶対回転角度位置を、上記回転情報算出部１８に出力する。
この回転情報算出部１８は、上記異常検出部１７から入力された絶対回転角度位置を平均して、外部出力用の絶対回転角度位置θとして算出し、更に、回転角速度ω及び回転方向を算出する。そして、この様に算出した各回転情報を、図示しない出力対象に出力する。
If all of the sampling values a, b, and c are normal, the nine absolute rotation angle positions calculated by the second to fourth equations are output to the rotation
The rotation
又、前記回転情報算出器２ａは、回転角速度ωを算出する為に、前記内輪５の回転に応じたパルス信号を出力する図示しないパルス発生器と、このパルス信号をカウントする図示しないパルスカウンタとを有している。又、上記回転情報算出器２ａは、回転方向を算出する為に、算出した絶対回転角度位置θをＲＡＭに保持する様になっている。
The
又、上記回転情報算出器２ａは、上記異常検出部１７、上記回転情報算出部１８等に於ける、上記各機能をソフトウェア上で実現する為、及びこれら各機能の実現に必要なハードウェアを制御するソフトウェアを実行する為の図示しないコンピュータシステムを備えている。このコンピュータシステムのハードウェア構成は、各種制御や演算処理を担う演算処理装置（Processing Unit）と、主記憶装置（Main Storage）を構成するＲＡＭと、読み出し専用の記憶装置であるＲＯＭと、これら各装置間をデータ授受可能に接続する各種内外バスとを有する構成になっている。そして、電源を投入すると、上記ＲＯＭに予め記憶された各種専用のコンピュータプログラムを、上記ＲＡＭにロードし、このＲＡＭにロードされたプログラムに記述された命令に従って、上記演算処理装置が各種ハードウェアの制御及び各種演算処理を行う事により、上述した様な各機能を実現する様になっている。
Further, the
次に、図１８に示したフローチャートを参照しつつ、上記異常検出部１７による異常検出処理の流れを説明する。
この異常検出処理は、専用のソフトウェアを演算処理装置に実行させる事で行われる処理であって、上記回転情報算出器２ａの演算処理装置に於いて実行されると、先ず、ステップＳ２００に移行する。
このステップＳ２００では、上記異常検出部１７に於いて、前記各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃからの３相の磁気検出信号の各相のサンプリング値ａ、ｂ、ｃを同時に取得して、ステップＳ２０２に移行する。
Next, the flow of the abnormality detection process performed by the
The abnormality detection process is performed by causing the arithmetic processing unit to execute dedicated software. When the abnormality detection process is performed in the arithmetic processing unit of the
In step S200, the
このステップＳ２０２では、上記異常検出部１７に於いて、上記ステップＳ２００で取得したサンプリング値ａ及びｂと、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相に対応する第２式とを用いて絶対回転角度位置θA2、θB2、θC2を算出して、ステップＳ２０４に移行する。
このステップＳ２０４では、異常検出部１７に於いて、第２式で算出した３つの絶対回転角度位置は、３つとも等しいか否かを判定し、３つとも等しいと判定された場合（Yes）は、ステップＳ２０６に移行し、そうでない場合（No）は、ステップＳ２１６に移行する。
In step S202, the
In step S204, the
具体的には、第２式で算出した３つの絶対回転角度位置θA2、θB2、θC2の各２つの差分値（θA2−θB2）、（θA2−θC2）、（θB2−θC2）が、所定の誤差範囲内に３つとも収まっているときに等しいと判定する。以下、第３式及び第４式に於いても同様の方法で判定を行う。
ここで、θA2、θB2、θC2は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相に対する第２式を用いて算出した絶対回転角度位置である。同様に、θA3、θB3、θC3は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相に対する第３式を用いて算出した絶対回転角度位置であり、θA4、θB4、θC4は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相に対する第４式を用いて算出した絶対回転角度位置である。つまり、下付き文字のうちの、アルファベットが上記各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃの相の種類を表し、数字が算出式の種類を表している。
Specifically, each of two difference values (θ A2 −θ B2 ), (θ A2 −θ C2 ), (θ B2 ) of the three absolute rotation angle positions θ A2 , θ B2 , and θ C2 calculated by the second formula. −θ C2 ) is determined to be equal when all three are within a predetermined error range. Hereinafter, the same method is used for the third and fourth formulas.
Here, θ A2 , θ B2 , and θ C2 are absolute rotation angle positions calculated using the second equation for the A phase, the B phase, and the C phase. Similarly, θ A3 , θ B3 , and θ C3 are absolute rotation angle positions calculated using the third equation for the A phase, the B phase, and the C phase, and θ A4 , θ B4 , and θ C4 are the A phase, This is the absolute rotation angle position calculated using the fourth equation for the B phase and the C phase. That is, of the subscripts, the alphabet represents the phase type of each of the
上記ステップＳ２０６に移行した場合は、上記異常検出部１７に於いて、前記ステップＳ２００で取得したサンプリング値ａ及びｃと、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相に対応する第３式とを用いて絶対回転角度位置θA3、θB3、θC3を算出して、ステップＳ２０８に移行する。
このステップＳ２０８では、上記異常検出部１７に於いて、第３式で算出した３つの絶対回転角度位置は、３つとも等しいか否かを判定し、３つとも等しいと判定された場合（Yes）は、ステップＳ２１０に移行し、そうでない場合（No）は、ステップＳ２１４に移行する。
When the process proceeds to step S206, the
In step S208, the
上記ステップＳ２１０に移行した場合は、上記異常検出部１７に於いて、上記ステップＳ２００で取得したサンプリング値ｂ及びｃと、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相に対応する第４式とを用いて絶対回転角度位置θA4、θB4、θC4を算出し、ステップＳ２１２に移行する。
このステップＳ２１２では、上記異常検出部１７に於いて、第２式〜第４式で算出した９つの絶対回転角度位置を、前記回転情報算出部１８に出力し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
When the process proceeds to step S210, the
In this step S212, the
一方、上記ステップＳ２０８に於いて、第３式で算出した絶対回転角度位置が３つとも等しくなく、上記ステップＳ２１４に移行した場合は、上記異常検出部１７に於いて、第２式で算出した３つの絶対回転角度位置θA2、θB2、θC2を上記回転情報算出部１８に出力すると共に、上記各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃに於けるＣ相の磁気検出信号に異常が発生している事を示すＣ相信号異常検出フラグを外部装置に出力し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
On the other hand, in step S208, the absolute rotation angle positions calculated by the third equation are not equal to each other, and when the process proceeds to step S214, the
又、前記ステップＳ２０４に於いて、第２式で算出した回転角度位置が３つとも等しくなく、前記ステップＳ２１６に移行した場合は、上記異常検出部１７に於いて、上記ステップＳ２００で取得したサンプリング値ａ及びｃと、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相に対応する第３式とを用いて絶対回転角度位置θA3、θB3、θC3を算出して、ステップＳ２１８に移行する。
このステップＳ２１８では、上記異常検出部１７に於いて、第３式で算出した３つの絶対回転角度位置は、３つとも等しいか否かを判定し、３つとも等しいと判定された場合（Yes）は、ステップＳ２２０に移行し、そうでない場合（No）は、ステップＳ２２２に移行する。
In step S204, when the three rotation angle positions calculated by the second equation are not equal and the process proceeds to step S216, the
In step S218, the
上記ステップＳ２２０に移行した場合は、上記異常検出部１７に於いて、第３式で算出した３つの絶対回転角度位置θA3、θB3、θC3を上記回転情報算出部１８に出力すると共に、上記各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃに於けるＢ相の磁気検出信号に異常が発生している事を示すＢ相信号異常検出フラグを外部装置に出力し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
又、上記ステップＳ２１８に於いて、第３式で算出した絶対回転角度位置が３つとも等しくなく、上記ステップＳ２２２に移行した場合は、上記異常検出部１７に於いて、前記ステップＳ２００で取得したサンプリング値ｂ及びｃと、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相に対応する第４式とを用いて絶対回転角度位置θA4、θB4、θC4を算出し、ステップＳ２２４に移行する。
When the process proceeds to step S220, the
In step S218, the absolute rotation angle positions calculated by the third equation are not equal to each other, and when the process proceeds to step S222, the
このステップＳ２２４では、上記異常検出部１７に於いて、第４式で算出した３つの絶対回転角度位置は、３つとも等しいか否かを判定し、３つとも等しいと判定された場合（Yes）は、ステップＳ２２６に移行し、そうでない場合（No）は、ステップＳ２２８に移行する。
上記ステップＳ２２６に移行した場合は、上記異常検出部１７に於いて、第４式で算出した３つの絶対回転角度位置θA4、θB4、θC4を上記回転情報算出部１８に出力すると共に、上記各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃに於けるＡ相の磁気検出信号に異常が発生している事を示すＡ相信号異常検出フラグを外部装置に出力し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
In step S224, the
When the process proceeds to step S226, the
一方、上記ステップＳ２２８に移行した場合は、上記異常検出部１７に於いて、動作停止用の異常検出フラグを、内部の動作制御部（演算処理装置）や外部装置等に出力し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
On the other hand, when the process proceeds to step S228, the
次に、図１９に示したフローチャートを参照しつつ、上記回転情報算出部１８による回転情報算出処理の流れを説明する。
この回転情報算出処理は、専用のソフトウェアを演算処理装置に実行させる事で行われる処理であって、前記回転情報算出器２ａの演算処理装置に於いて実行されると、先ず、ステップＳ３００に移行する。
このステップＳ３００では、上記回転情報算出部１８に於いて、上記異常検出部１７から絶対回転角度位置を取得したか否かを判定し、取得したと判定された場合（Yes）は、ステップＳ３０２に移行し、そうでない場合（No）は、取得するまで待機する。
Next, the flow of the rotation information calculation process by the rotation
The rotation information calculation process is a process performed by causing the arithmetic processing unit to execute dedicated software. When the rotation information calculation process is executed in the arithmetic processing unit of the
In step S300, the rotation
このステップＳ３０２に移行した場合は、上記回転情報算出部１８に於いて、取得した絶対回転角度位置の平均値を、前記内輪５（回転軸）の絶対回転角度位置θとして算出して、ステップＳ３０４に移行する。
このステップＳ３０４では、上記回転情報算出部１８に於いて、上記ステップＳ３０２で算出した絶対回転角度位置θと、図示しないパルスカウンタでカウントした、上記内輪５の回転に応じたパルス信号数とに基づき回転角速度ωを算出して、ステップＳ３０６に移行する。
When the process proceeds to step S302, the rotation
In step S304, the rotation
このステップＳ３０６では、上記回転情報算出部１８に於いて、上記ステップＳ３０２で算出した絶対回転角度位置θと、過去に算出した絶対回転角度位置θとに基づき回転方向を算出して、ステップＳ３０８に移行する。
このステップＳ３０８では、上記回転情報算出部１８に於いて、上記ステップＳ３０２〜Ｓ３０６の算出結果の信号を出力し、一連の処理を終了して元の処理に復帰させる。
In step S306, the rotation
In step S308, the rotation
次に、本例の回転情報算出装置の動作を説明する。
先ず、異常検出部１７に於いて、磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃのＡ相、Ｂ相、Ｃ相の各相に対する回転角度位置の算出に用いられる算出式に就いて説明する。
上記各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃのＡ相〜Ｃ相からの磁気検出信号のサンプリング値ａ、ｂ、ｃは、次の式群（１）で表す事ができる。
Ａ相：ａ＝cosθ
Ｂ相：ｂ＝cos（θ−２π／３） ・・・（１）
Ｃ相：ｃ＝cos（θ−４π／３）
Next, the operation of the rotation information calculation device of this example will be described.
First, the calculation formula used in the
The sampling values a, b, and c of the magnetic detection signals from the A phase to the C phase of each of the
Phase A: a = cosθ
Phase B: b = cos (θ-2π / 3) (1)
Phase C: c = cos (θ-4π / 3)
上記式群（１）より、サンプリング値ａ、ｂ、ｃの数学的関係を利用して、異常検出用の回転角度位置の算出式（上述した第１式〜第４式）を求める為の異常検出パラメータとして、次の式群（２）を求める。
更に、上記式群（２）に示す異常検出パラメータを用いて、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相に対して、サンプリング値ａ、ｂ、ｃを全て用いた回転角度位置の算出式である、下記の式群（３）に示す第１式を求める。次に、上記式群（２）に示す異常検出パラメータを用いて、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相に対して、第１式を変形し、下記の式群（３）に示す様に、サンプリング値ａ及びｂのみを変数とした第２式を求める。同様に、上記式群（２）に示す異常検出パラメータを用い、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相に対して、第１式を変形し、下記の式群（３）に示す様に、サンプリング値ａ及びｃのみを変数とした第３式、並びにサンプリング値ｂ及びｃのみを変数とした第４式を求める。
次に、上述の様にして求めた、上記式群（３）に示す、第２式〜第４式を用いて、回転情報算出器２ａの異常検出処理及び回転情報算出処理の動作を説明する。
図示しないドライバからの駆動信号に応じて、モータが駆動されると、このモータの回転軸と共に、磁気センサ付軸受装置１の内輪５（図１１〜１２参照）が回転する。この結果、３個の磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃから、互いの位相が１２０度ずつずれた、３つの磁気検出信号｛cosθ、cos（θ−２π／３）、cos（θ−４π／３）｝が出力される。
Next, the operations of the abnormality detection process and the rotation information calculation process of the
When the motor is driven according to a drive signal from a driver (not shown), the inner ring 5 (see FIGS. 11 to 12) of the magnetic sensor-equipped
上記回転情報算出器２ａは、サンプリングタイミングになると、異常検出部１７に於いて、上記各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃから出力される３相の磁気検出信号のサンプリング値ａ、ｂ、ｃを取得する（前記ステップＳ２００）。
上記異常検出部１７は、サンプリング値ａ、ｂ、ｃを取得すると、先ず、サンプリング値ａ及びｂと、上記式群（３）に示す、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相にそれぞれ対応する第２式とを用いて、絶対回転角度位置θA2、θB2、θC2を算出する（前記ステップＳ２０２）。
The
When the
次に、上記異常検出部１７は、第２式で算出したθA2、θB2、θC2に対して、各２つの差分値「θA2−θB2」、「θA2−θC2」、「θB2−θC2」を算出する。そして、これら各差分値と、予め設定されている閾値Ｅt＝±０．１度とを比較し、差分値が３つとも閾値Ｅtの範囲内にあるときは、３つの絶対回転角度位置は等しいと判定する（前記ステップＳ２０４の「Ｙｅｓ」の分岐）。又、差分値が１つでも閾値Ｅtの範囲外にあるときは、３つの絶対回転角度位置は等しくないと判定する（上記ステップＳ２０４の「Ｎｏ」の分岐）。ここで、閾値Ｅtを−０．１度〜＋０．１度の範囲にしたのは、ノイズによる誤差や、Ａ／Ｄ変換による誤差等を考慮する為である。
Next, the
以下に、第２式で算出した絶対回転角度位置が３つとも等しかった場合の動作を説明する。
この場合、上記異常検出部１７は、サンプリング値ａ及びｃと、上記式群（３）に示す、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相にそれぞれ対応する第３式とを用いて、絶対回転角度位置θA3、θB3、θC3を算出する（前記ステップＳ２０６）。そして、上記第２式のときと同様に、第３式で算出したθA3、θB3、θC3に対して、各２つの差分値「θA3−θB3」、「θA3−θC3」、「θB3−θC3」を算出する。更に、これら各差分値と閾値Ｅtとを比較し、差分値が３つとも閾値Ｅtの範囲内にあるときは、３つの絶対回転角度位置は等しいと判定する（ステップＳ２０８の「Ｙｅｓ」の分岐）。又、差分値が１つでも閾値Ｅtの範囲外にあるときは、３つの絶対回転角度位置は等しくないと判定する（前記ステップＳ２０８の「Ｎｏ」の分岐）。
The operation when the three absolute rotation angle positions calculated by the second equation are equal will be described below.
In this case, the
ここで、第３式に対する３つの絶対回転角度位置が等しくない場合は、既にサンプリング値ａ及びｂが正常である事が分かっているので、サンプリング値ｃにのみ異常がある事が分かる。又、サンプリング値ｃを変数に含む第４式に就いても異常値が算出される事が分かる。従って、上記異常検出部１７は、第２式で算出した絶対回転角度位置θA2、θB2、θC2を前記回転情報算出部１８に出力すると共に、Ｃ相の信号に異常が発生している事を示すＣ相信号異常検出フラグを外部装置等に出力する（前記ステップＳ２１４）。
Here, when the three absolute rotation angle positions with respect to the third equation are not equal, it is already known that the sampling values a and b are normal, and thus it is understood that only the sampling value c is abnormal. It can also be seen that the abnormal value is calculated even in the fourth equation including the sampling value c as a variable. Therefore, the
例えば、Ｃ相信号異常検出フラグを外部のコンピュータ等に出力し、そこで異常箇所を示すメッセージ画像等を表示装置に表示する事で、前記各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃに異常が発生している事が分かると共に、異常の発生箇所も分かるので迅速な対応が可能となる。又、上記異常検出部１７は、Ｃ相に異常があるという情報を保持し、以降は、Ａ相及びＢ相からのサンプリング値ａ及びｂのみを用いて、第２式から３つの絶対回転角度位置θA2、θB2、θC2を算出し、これらを回転情報算出部１８に出力する。つまり、上記各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃに於けるＣ相（磁気検出器１１ｃ）に異常があっても、残りのＡ相及びＢ相（磁気検出器１１ａ及び１１ｂ）が正常であれば、回転角度位置の算出処理を継続して行い、算出結果を上記回転情報算出部１８に出力する。
For example, by outputting a C-phase signal abnormality detection flag to an external computer or the like and displaying a message image or the like indicating the abnormality location on the display device, an abnormality occurs in each of the
又、上記異常検出部１７に於いては、例えば、電源投入毎、又はサンプリングタイミング毎等定期的に異常検出処理を行う様にする事で、残り２つの相に異常が発生したときにも対応する事が可能である。
一方、上記回転情報算出部１８は、上記異常検出部１７から、絶対回転角度位置θA2、θB2、θC2を取得すると（前記ステップＳ３００）、先ず、３つの絶対回転角度位置の平均値「（θA2＋θB2＋θC2）／３」を出力用の絶対回転角度位置θとして算出する（前記ステップＳ３０２）。
In addition, the
On the other hand, when the rotation
絶対回転角度位置θが算出されると、上記回転情報算出部１８は、次に、回転角速度ωを算出する（前記ステップＳ３０４）。絶対回転角度位置ωの算出方法は、上述した従来構造の第１例と同様であるので、具体的な説明は省略する。
更に、回転角速度ωが算出されると、上記回転情報算出部１８は、次に、回転位置を算出する（前記ステップＳ３０６）。回転位置の算出方法は、上述した従来構造の第１例と同様であるので、具体的な説明は省略する。
そして、上記算出した絶対回転角度位置θ、回転角速度ω及び回転方向の情報を含む信号を、図示しない出力対象に出力する（前記ステップＳ３０８）。この信号は、上述した従来構造の第１例と同様の出力方法により、アナログ又はデジタルの信号で出力される。
When the absolute rotation angle position θ is calculated, the rotation
Further, when the rotation angular velocity ω is calculated, the rotation
Then, a signal including information on the calculated absolute rotation angle position θ, rotation angular velocity ω, and rotation direction is output to an output target (not shown) (step S308). This signal is output as an analog or digital signal by the same output method as in the first example of the conventional structure described above.
次に、前記式群（３）に示す、第２式及び第３式で算出した絶対回転角度位置が正常である場合（前記ステップＳ２０８の「Ｙｅｓ」の分岐）の動作に就いて説明する。
この場合、上記異常検出部１７は、サンプリング値ａ、ｂ、ｃが全て正常である事が分かるので、更に、サンプリング値ｂ及びｃと、上記式群（３）に示す、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相にそれぞれ対応する第４式とを用いて、絶対回転角度位置θA4、θB4、θC4を算出する（前記ステップＳ２１０）。そして、上記取得したサンプリング値ａ、ｂ、ｃ、及び第２式〜第４式で算出した９つの絶対回転角度位置の全てを、上記回転情報算出部１８に出力する（前記ステップＳ２１２）。
Next, the operation when the absolute rotation angle position calculated by the second and third formulas shown in the formula group (3) is normal (“Yes” branch in step S208) will be described.
In this case, since the
一方、上記回転情報算出部１８は、上記異常検出部１７から、９つの絶対回転角度位置θA2、θB2、θC2、θA3、θB3、θC3、θA4、θB4、θC4を取得すると（前記ステップＳ３００）、これら９つの絶対回転角度位置の平均値を出力用の絶対回転角度位置θとして算出する（前記ステップＳ３０２）。
そして、この絶対回転角度位置θを用いて回転角速度ωを算出する（前記ステップＳ３０４）。一方、上記算出した絶対回転角度位置θと、１回前に算出した絶対回転角度位置θとに基づき、回転方向を算出する（前記ステップＳ３０６）。
On the other hand, the rotation
Then, the rotational angular velocity ω is calculated using the absolute rotational angular position θ (step S304). On the other hand, the rotation direction is calculated based on the calculated absolute rotation angle position θ and the absolute rotation angle position θ calculated one time before (step S306).
つまり、前記各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃの各相に異常がない場合は、９つの絶対回転角度位置の平均値を、出力用の絶対回転角度位置θとして算出する事ができるので、高精度な絶対回転角度位置θ及び回転角速度ωを出力対象に出力する事が可能である。尚、この場合は、異常が無いので異常検出フラグは出力されない。
That is, when there is no abnormality in each phase of each of the
次に、上記式群（３）に示す、第２式で算出した回転角度位置が異常と判定された場合（前記ステップＳ２０４の「Ｎｏ」の分岐）の動作に就いて説明する。
この場合、上記異常検出部１７は、サンプリング値ａ及びｃと、上式（３）に示す、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相にそれぞれ対応する第３式とを用いて、絶対回転角度位置θA3、θB3、θC3を算出する（前記ステップＳ２１６）。
Next, the operation when the rotation angle position calculated by the second equation shown in the equation group (3) is determined to be abnormal (the branch of “No” in step S204) will be described.
In this case, the
そして、上記第２式のときと同様に、第３式で算出したθA3、θB3、θC3に対して、各２つの差分値「θA3−θB3」、「θA3−θC3」、「θB3−θC3」を算出する。更に、これら各差分値と閾値Ｅtとを比較し、差分値が３つとも閾値Ｅtの範囲内にあるときは、３つの絶対回転角度位置は等しいと判定する（前記ステップＳ２１８の「Ｙｅｓ」の分岐）。又、差分値が１つでも閾値Ｅtの範囲外にあるときは、３つの絶対回転角度位置は等しくないと判定する（前記ステップＳ２１８の「Ｎｏ」の分岐）。 Similarly to the case of the second equation, two difference values “θ A3 −θ B3 ” and “θ A3 −θ C3 ” are obtained for θ A3 , θ B3 , and θ C3 calculated by the third equation. , “Θ B3 −θ C3 ” is calculated. Furthermore, compared with the respective difference value and the threshold E t, when even the difference value is 3, which is within the range of the threshold E t is three absolute rotational angle position is equal to the determined (in step S218 "Yes ”Branch). Further, when the difference value is outside the range of the threshold value E t even one, (branch of step S218 "No") the absolute rotational angle position is determined to be unequal three.
ここで、３つの絶対回転角度位置が等しいと判定された場合（前記ステップＳ２１８の「Ｙｅｓ」の分岐）は、サンプリング値ａ及びｂの何れか一方が異常である事に加え、サンプリング値ａ及びｃが正常である事が分かるので、これにより、サンプリング値ｂのみに異常がある事が分かる。従って、上記異常検出部１７は、第３式で算出した絶対回転角度位置θA3、θB3、θC3を上記回転情報算出部１８に出力すると共に、Ｂ相の信号に異常が発生している事を示すＢ相信号異常検出フラグを外部装置等に出力する（前記ステップＳ２２０）。
Here, when it is determined that the three absolute rotation angle positions are equal (the branch of “Yes” in step S218), in addition to the fact that one of the sampling values a and b is abnormal, the sampling value a and Since it is understood that c is normal, it is understood that only the sampling value b is abnormal. Therefore, the
又、上記異常検出部１７は、Ｂ相に異常があるという情報を保持し、以降は、Ａ相及びＣ相からのサンプリング値ａ及びｃのみを用いて、第３式から３つの絶対回転角度位置をθA3、θB3、θC3を算出し、これらを上記回転情報算出部１８に出力する。つまり、上記各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃのＢ相に異常があっても、残りのＡ相及びＣ相が正常であれば、回転角度位置の算出処理を継続して行い、算出結果を上記回転情報算出部１８に出力する。
The
一方、上記回転情報算出部１８は、上記異常検出部１７から、絶対回転角度位置θA3、θB3、θC3を取得すると（前記ステップＳ３００）、これら３つの絶対回転角度位置の平均値を出力用の絶対回転角度位置θとして算出する（前記ステップＳ３０２）。
更に、この絶対回転角度位置θを用いて回転角速度ωを算出する（前記ステップＳ３０４）。一方、上記算出した絶対回転角度位置θと、１回前に算出した絶対回転角度位置θとに基づき、回転方向を算出する（前記ステップＳ３０６）。
そして、上記算出した絶対回転角度位置θ、回転角速度ω及び回転方向を含む信号を、図示しない出力対象に出力する（前記ステップＳ３０８）。
On the other hand, when the rotation
Further, the rotational angular velocity ω is calculated using the absolute rotational angular position θ (step S304). On the other hand, the rotation direction is calculated based on the calculated absolute rotation angle position θ and the absolute rotation angle position θ calculated one time before (step S306).
Then, a signal including the calculated absolute rotation angle position θ, rotation angular velocity ω, and rotation direction is output to an output target (not shown) (step S308).
次に、第２式及び第３式で算出した回転角度位置が異常と判定された場合（前記ステップＳ２１８の「Ｎｏ」の分岐）の動作に就いて説明する。
この場合は、サンプリング値ａ及びｂの何れか一方、及びサンプリング値ａ及びｃの何れか一方に異常がある事が分かる。しかし、これだけでは、サンプリング値ａのみに異常があるのか、サンプリング値ｂ及びｃに異常があるのかは分からない。従って、上記異常検出部１７は、更に、サンプリング値ｂ及びｃと、前記式群（３）に示す、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相にそれぞれ対応する第４式とを用いて、絶対回転角度位置θA4、θB4、θC4を算出する（前記ステップＳ２２２）。
Next, the operation when the rotation angle position calculated by the second and third formulas is determined to be abnormal (the “No” branch in step S218) will be described.
In this case, it can be seen that either one of the sampling values a and b and one of the sampling values a and c are abnormal. However, it is not clear from this alone whether the sampling value a is abnormal or whether the sampling values b and c are abnormal. Therefore, the
そして、上記第２式のときと同様に、第４式で算出したθA4、θB4、θC4に対して、各２つの差分値「θA4−θB4」、「θA4−θC4」、「θB4−θC4」を算出する。更に、これら差分値と閾値Ｅtとを比較し、差分値が３つとも閾値Ｅtの範囲内にあるときは、３つの絶対回転角度位置は等しいと判定する（前記ステップＳ２２４の「Ｙｅｓ」の分岐）。又、差分値が１つでも閾値Ｅtの範囲外にあるときは、３つの絶対回転角度位置は等しくないと判定する（上記ステップＳ２２４の「Ｎｏ」の分岐）。 Then, as in the case of the second formula, each of the two difference values “θ A4 −θ B4 ” and “θ A4 −θ C4 ” with respect to θ A4 , θ B4 and θ C4 calculated by the fourth formula. , “Θ B4 −θ C4 ” is calculated. Furthermore, compared with the these difference value and the threshold value E t, when even the difference value is 3, which is within the range of the threshold E t is the absolute rotational angle position is determined to be equal (in the step S224 of the three "Yes" Branch). Further, when the difference value is outside the range of the threshold value E t even one, (branch of step S224 "No") three absolute rotational angle position is determined to be unequal.
ここで、３つの絶対回転角度位置が等しいと判定された場合（前記ステップＳ２２４の「Ｙｅｓ」の分岐）は、サンプリング値ａのみが異常である事が分かるので、上記異常検出部１７は、第４式で算出した絶対回転角度位置θA4、θB4、θC4を上記回転情報算出部１８に出力すると共に、Ａ相の信号に異常が発生している事を示すＡ相信号異常検出フラグを外部装置等に出力する（前記ステップＳ２２６）。
Here, when it is determined that the three absolute rotation angle positions are equal (the branch of “Yes” in step S224), it can be seen that only the sampling value a is abnormal. The absolute rotation angle positions θ A4 , θ B4 , and θ C4 calculated by the four formulas are output to the rotation
又、上記異常検出部１７は、Ａ相に異常があるという情報を保持し、以降は、Ｂ相及びＣ相からのサンプリング値ｂ及びｃのみを用いて、第４式から３つの絶対回転角度位置をθA4、θB4、θC4を算出し、これらを回転情報算出部１８に出力する。つまり、前記各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃのＡ相に異常があっても、残りのＢ相及びＣ相が正常であれば、回転角度位置の算出処理を継続して行い、算出結果を上記回転情報算出部１８に出力する。
Further, the
一方、上記回転情報算出部１８は、上記異常検出部１７から、絶対回転角度位置θA4、θB4、θC4を取得すると（前記ステップＳ３００）、これら３つの絶対回転角度位置の平均値を出力用の絶対回転角度位置θとして算出する（前記ステップＳ３０２）。
更に、この絶対回転角度位置θを用いて回転角速度ωを算出する（前記ステップＳ３０４）。一方、上記算出した絶対回転角度位置θと、１回前に算出した絶対回転角度位置θとに基づき、回転方向を算出する（前記ステップＳ３０６）。
そして、上記算出した絶対回転角度位置θ、回転角速度ω及び回転方向を含む信号を、図示しない出力対象に出力する（前記ステップＳ３０８）。
On the other hand, when the rotation
Further, the rotational angular velocity ω is calculated using the absolute rotational angular position θ (step S304). On the other hand, the rotation direction is calculated based on the calculated absolute rotation angle position θ and the absolute rotation angle position θ calculated one time before (step S306).
Then, a signal including the calculated absolute rotation angle position θ, rotation angular velocity ω, and rotation direction is output to an output target (not shown) (step S308).
次に、第２式〜第４式で算出した回転角度位置が全て異常と判定された場合（前記ステップＳ２２４の「Ｎｏ」の分岐）の動作に就いて説明する。
この場合は、サンプリング値ａ、ｂ、ｃのうち２つ以上に異常がある事が分かるので、上記異常検出部１７は、回転情報の算出処理を正常に機能させる事は不可能であると判断し、動作停止用の異常検出フラグを、内部の動作制御部及び外部装置に出力する（前記ステップＳ２２８）。
前記回転情報算出器２ａの内部にある動作制御部は、上記異常検出部１７から動作停止用の異常検出フラグを取得すると、停止コマンドを発行して、上記異常検出部１７及び上記回転情報算出部１８の動作を停止する。
Next, the operation when all the rotation angle positions calculated by the second to fourth expressions are determined to be abnormal (the “No” branch in step S224) will be described.
In this case, since it can be seen that two or more of the sampling values a, b, and c are abnormal, the
When the operation control unit in the
上述した様に、本例の回転情報算出器２ａは、この回転情報算出器２ａの異常検出部１７に於いて、３相の磁気検出信号のサンプリング値のうちＡ相及びＢ相の値ａ、ｂ、Ａ相及びＣ相の値ａ、ｃ、並びにＢ相及びＣ相の値ｂ、ｃと、前記式群（３）の第２式〜第４式とに基づき、絶対回転角度位置θA2〜θC2、θA3〜θC3、θA4〜θC4を算出する事が可能である。又、各算出式で算出した各３つの絶対回転角度位置の差分値と閾値Ｅtとの比較結果に基づき、サンプリング値の異常を検出する事が可能である。又、異常があったときに、該当するサンプリング値の相に対する異常検出フラグや、動作停止用の異常検出フラグを出力する事が可能である。
As described above, the
これにより、各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃのどの相に異常があるのかを正確に判断する事ができると共に、異常検出フラグを外部装置等に出力する事で、異常の有無及び異常箇所を判断する事ができる為、迅速な対応が可能となる。又、正常な情報を算出できないときは動作を停止する事ができるので、出力対象の誤動作等を防ぐ事が可能である。
As a result, it is possible to accurately determine which phase of each of the
又、本例の回転情報算出器２ａは、上記各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃにそれぞれ対応するＡ相、Ｂ相、Ｃ相のうち、異常の発生していない相が１つしかない場合に、残り２つの正常な相のサンプリング値を用いて、継続して絶対回転角度位置θ、回転角速度ω及び回転方向の算出処理を行う事が可能である。これにより、１相だけに異常が発生した場合でも、回転情報の算出処理を継続し、出力対象の正常な動作を維持できる為、誤動作による出力対象の破損や危険の発生等を防ぐ事が可能である。
In addition, the
又、本例の回転情報算出器２ａは、上記各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃにそれぞれ対応するＡ相、Ｂ相、Ｃ相のうち、正常な相に対する上記第１〜第４式で算出した絶対回転角度位置の平均値を、出力用の絶対回転角度位置θとして算出する事が可能である。これにより、信頼性の高い高精度な回転角度位置の算出が可能である。
尚、本例では、ステップＳ２００がサンプリング値取得手段に相当し、上記異常検出部１７及びステップＳ２０２〜Ｓ２２８が異常検出手段に相当し、上記回転情報算出部１８及びステップＳ３００〜Ｓ３０８が回転情報算出手段に相当する。
In addition, the
In this example, step S200 corresponds to the sampling value acquisition unit, the
尚、上述した従来構造の第２例では、異常検出部１７の異常検出処理及び回転情報算出部１８の回転情報算出処理を、演算処理装置に専用のソフトウェアを実行させる事で行う構成としたが、これに限らず、ハードウェア主体で上記各処理を実行する構成としても良い。
又、上述した従来構造の第２例では、事前に異常検出パラメータから、前記式群（３）を求めておき、異常検出部１７はこの算出式を用いて、異常検出処理を実行する構成としたが、これに限らず、例えば、電源投入毎、又は出荷後の最初の電源投入時等に、異常検出パラメータの算出処理及び前記式群（３）に示す回転角度位置の算出式の生成処理を行う構成としても良い。又、一度生成した算出式は、電源が落ちるまで保持するか又は電源が落ちた後も保持し続ける様にする事で、前記式群（３）に示す算出式の生成処理負荷を軽減する事が可能となる。尚、異常検出部１７の閾値は、前述した様な−０．１度〜＋０．１度に限らず、適宜決定して良い。
In the second example of the conventional structure described above, the abnormality detection process of the
In the second example of the conventional structure described above, the formula group (3) is obtained in advance from the abnormality detection parameter, and the
又、上述した従来構造の第２例では、磁気センサ付軸受装置１と、回転情報算出器２ａとを別々の構成としたが、これに限らず、回転情報算出器２ａに磁気センサ付軸受装置１を含む構成としても良い。この場合に、回転情報算出器２ａを、センサ付軸受装置１に組み込んで一体とする構成としても良い。
又、上述した従来構造の第２例では、回転角度位置θを、前記第２式〜第４式の何れかで算出したＡ相〜Ｃ相に対する回転角度位置の平均値により求める構成としたが、これに限らず、回転角度位置θを、平均する前の値の何れか１つとしても良いし、３相−２相変換で２相に変換し、その比（アークタンジェント）から求める構成やその他の構成としても良い。
In the second example of the conventional structure described above, the magnetic sensor-equipped
In the second example of the conventional structure described above, the rotation angle position θ is obtained from the average value of the rotation angle positions for the A phase to the C phase calculated by any one of the second to fourth formulas. However, the present invention is not limited to this, and the rotation angle position θ may be any one of the values before averaging, or it is converted into two phases by three-phase to two-phase conversion, and the configuration obtained from the ratio (arc tangent) Other configurations may be used.
ところで、上述した様な各回転情報算出装置には、未だ改良の余地が残されている。即ち、本発明者が上述した様な各回転情報算出装置に関して研究開発を進めたところ、図９、１１、１４、１６に示した様なエンコーダ９、即ち、着磁面（Ｓ極、Ｎ極を配置した面）の幅寸法が全周に亙り等しくなっているエンコーダ９を使用すると、磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃから出力される磁気検出信号の波形が、図１３、１４に示した様な正規の正弦波形状になりにくい事が分かった。この為、上述の様なエンコーダ９を使用する場合には、異常検出処理や回転情報算出処理を実行する前に、上記各磁気検出信号の波形を正弦波に補正する処理を実行する必要がある事が分かった。
By the way, there is still room for improvement in each rotation information calculation apparatus as described above. That is, when the present inventor made research and development on each rotation information calculation device as described above, the
更に、本発明者は、上述の様な補正の処理を省略できる様にすべく、上記各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃから出力される磁気検出信号の波形を、最初から正規の正弦波形状にする事ができるエンコーダを開発した（特願２００８−２６２２６号）。このエンコーダは、着磁面の幅寸法を円周方向に関して正弦波状に変化させた（例えば、円輪状の着磁面に配置するＳ極、Ｎ極の形状をそれぞれ三日月形状にした）ものである。
Furthermore, in order to enable the present inventor to omit the correction processing as described above, the waveform of the magnetic detection signal output from each of the
しかしながら、上述した何れの回転情報算出装置の場合も、上記各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃが磁気検出信号をアナログ信号として出力する為、これら各磁気検出信号がノイズの影響を受け易いと言った問題がある。
However, in any of the rotation information calculation devices described above, since each of the
本発明は、上述の様な事情に鑑み、異常検出処理や回転情報算出処理を実行する際に使用する信号として、ノイズに強い信号を得る事ができる回転情報算出装置、並びに、この回転情報算出装置を備えた転がり軸受及びモータを実現すべく発明したものである。
In view of the circumstances as described above, the present invention provides a rotation information calculation apparatus capable of obtaining a noise-resistant signal as a signal used when executing abnormality detection processing and rotation information calculation processing , and the rotation information calculation. The invention was invented to realize a rolling bearing and a motor provided with the device .
本発明の回転情報算出装置は、使用時に静止部材と回転部材とのうちの一方の部材に支持されるエンコーダと、同じく他方の部材に支持される磁気検出器及び磁路部材と、回転情報算出手段とを備える。
このうちのエンコーダは、上記回転部材と同心の着磁面を有すると共に、この着磁面にＳ極とＮ極とを円周方向に関して交互に配置している。
又、上記磁気検出器は、入力磁束に応じた信号を出力する。
又、上記磁路部材は、上記磁気検出器の近傍に配置して、上記着磁面から出入りする磁束をこの磁気検出器に導く。
又、上記回転情報算出手段は、上記磁気検出器から出力される信号に基づいて、上記静止部材に対する上記回転部材の回転状態を示す情報を算出する。
The rotation information calculation device of the present invention includes an encoder that is supported by one of a stationary member and a rotation member, a magnetic detector and a magnetic path member that are also supported by the other member, and rotation information calculation. Means.
The encoder has a magnetized surface concentric with the rotating member, and S poles and N poles are alternately arranged on the magnetized surface in the circumferential direction.
The magnetic detector outputs a signal corresponding to the input magnetic flux.
The magnetic path member is disposed in the vicinity of the magnetic detector, and guides the magnetic flux entering and exiting from the magnetized surface to the magnetic detector.
The rotation information calculation unit calculates information indicating a rotation state of the rotation member with respect to the stationary member based on a signal output from the magnetic detector.
特に、本発明の回転情報算出装置に於いては、上記磁気検出器は、上記回転部材の中心軸を中心とする円周方向複数箇所に２個１組ずつ、互いに組となる２個の磁気検出器が１対の差動信号を出力する様に配置している。又、上記磁路部材は、円周方向に隣り合う、上記各磁気検出器の組同士の間に、少なくとも１個ずつ配置している。又、上記回転情報算出手段は、上記各磁気検出器の組から１つずつ得られ、且つ、それぞれが互いに組となる２個の磁気検出器から出力される１対の差動信号をシングルエンドに変換した信号である、互いの位相が異なる複数相のシングルエンド信号に基づいて、上記回転状態を示す情報を算出する。 In particular, in the rotation information calculation apparatus according to the present invention, the magnetic detector includes two magnets, each of which is a set of two at a plurality of circumferential positions around the central axis of the rotating member. The detector is arranged to output a pair of differential signals. Further, at least one magnetic path member is arranged between each pair of the magnetic detectors adjacent in the circumferential direction. Further, the rotation information calculation means can obtain one pair of differential signals obtained from the two magnetic detectors, each of which is obtained one by one from the set of the magnetic detectors. The information indicating the rotation state is calculated based on a single-ended signal having a plurality of phases different from each other, which is a signal converted into the above.
尚、上記各磁気検出器としては、例えばアナログホールＩＣを使用する事ができる。又、このアナログホールＩＣとして、好ましくは、温度変化に伴う出力変動を補正する事ができるプログラマブルＩＣを使用する事ができる。
又、上記回転情報算出手段は、上記回転状態を示す情報を、アナログ信号、デジタル信号、パルス信号等により出力する様に構成する事ができる。
For example, an analog Hall IC can be used as each magnetic detector. As the analog Hall IC, a programmable IC that can correct an output fluctuation accompanying a temperature change can be preferably used.
Further, the rotation information calculating means can be configured to output information indicating the rotation state by an analog signal, a digital signal, a pulse signal, or the like.
又、上述の様な本発明を実施する場合には、例えば請求項２に記載した発明の様に、上記複数相のシングルエンド信号に関して、それぞれサンプリング値を取得するサンプリング値取得手段と、これら各サンプリング値に基づいて上記各シングルエンド信号の異常を検出する異常検出手段とを、それぞれ構成要素として付加し、且つ、上記回転情報算出手段が、上記各サンプリング値に基づいて回転状態を示す情報を算出する様にする事ができる。
When implementing the present invention as described above, for example, as in the invention described in claim 2 , sampling value acquisition means for acquiring sampling values for the single-ended signals of the plurality of phases, respectively, and abnormality detecting means for detecting an abnormality of each single-ended signal on the basis of the sampling value, added as each component, and said rotation information calculating means, the information indicating the rotating state based on each sampling value It can be calculated.
又、上述の請求項１〜２に記載した発明を実施する場合には、例えば請求項３に記載した発明の様に、上記エンコーダの着磁面に配置するＳ極とＮ極との数を、それぞれ１つずつとする事ができる。
Further, when the invention described in
又、上述の請求項１〜３に記載した発明を実施する場合には、例えば請求項４に記載した発明の様に、上記エンコーダの着磁面の幅寸法を、上記各磁気検出器の出力信号が正弦波状に変化し易くなる様に、円周方向に関して正弦波状に変化させる事ができる。
When the invention described in the first to third aspects is carried out, the width of the magnetized surface of the encoder is set to the output of each magnetic detector, as in the fourth aspect of the invention. The signal can be changed in a sine wave shape in the circumferential direction so that the signal is easily changed in a sine wave shape.
又、上述の請求項１〜４に記載した発明を実施する場合には、例えば請求項５に記載した発明の構成を採用する事ができる。この請求項５に記載した発明の構成の場合には、２個１組の上記各磁気検出器を配置する箇所が、円周方向に離隔した３箇所であり、且つ、これら３箇所はそれぞれ、これら３箇所に配置した上記各磁気検出器の組から互いの位相が１２０度ずつずれた３相のシングルエンド信号を得られる箇所である。
Moreover, when implementing the invention described in
尚、上述の請求項５に記載した発明の様に、２個１組の上記各磁気検出器を配置する箇所を３箇所とする場合、即ち、互いの位相が異なる３つの相のシングルエンド信号を得られる構造とする場合には、次の様な構成を採用する事ができる。即ち、上記異常検出手段が、上記３つの相のシングルエンド信号のサンプリング値に基づき、回転状態を示す情報の１つである回転角度位置を、これら各シングルエンド信号の相毎に対して、少なくとも２通りの算出方法で算出し、当該算出した回転角度位置に基づいて、上記３つの相のシングルエンド信号の異常を検出する構成を採用する事ができる。
又、この様な構成を採用する場合に、次の様な構成を採用する事もできる。即ち、上記各シングルエンド信号の３つの相をＡ相、Ｂ相、Ｃ相とし、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各相に対応するシングルエンド信号のサンプリング値をそれぞれａ、ｂ、ｃとし、上記異常検出手段が、サンプリング値ａ及びｂ、サンプリング値ａ及びｃ、並びにサンプリング値ｂ及びｃの３つの組み合わせのうち少なくとも２つの組み合わせに基づいて、当該組み合わせ毎に異なる算出方法を用いて、上記各シングルエンド信号の相毎に対して、少なくとも２つの回転角度位置を算出し、当該算出した各相の回転角度位置に基づき、上記３つの相のシングルエンド信号の異常を検出する構成を採用する事ができる。
又、これらの構成を採用する場合に、上記異常検出手段が、上記各相に対する上記回転角度位置同士の差分値に基づき、上記３つの相のシングルエンド信号の異常を検出する構成を採用する事もできる。
更には、これらの構成を採用する場合に、次の様な構成を採用する事もできる。即ち、上記回転情報算出手段が、上記３つの相のシングルエンド信号のうち、上記異常検出手段によって異常が検出されたシングルエンド信号以外のシングルエンド信号の各相に対する、当該異常の検出に用いた上記回転角度位置の平均値を、上記回転部材の回転角度位置として算出する構成を採用する事もできる。
As in the invention described in
Further, when such a configuration is employed, the following configuration can also be employed. That is, the three phases of each single-ended signal are A phase, B phase, and C phase, and the single-ended signal sampling values corresponding to the A phase, B phase, and C phase are a, b, and c, respectively. The abnormality detection means is based on at least two combinations among the three combinations of sampling values a and b, sampling values a and c, and sampling values b and c, using a different calculation method for each combination, A configuration in which at least two rotation angle positions are calculated for each phase of each single-end signal and an abnormality in the three-phase single-end signal is detected based on the calculated rotation angle positions of the respective phases. I can do it.
In addition, when these configurations are adopted, the abnormality detecting means adopts a configuration in which the abnormality of the single-ended signals of the three phases is detected based on the difference value between the rotation angle positions for the phases. You can also.
Furthermore, when these configurations are employed, the following configurations may be employed. That is, the rotation information calculation means is used to detect the abnormality for each phase of the single-ended signal other than the single-ended signal in which the abnormality is detected by the abnormality detecting means among the three-phase single-ended signals. A configuration in which the average value of the rotation angle positions is calculated as the rotation angle position of the rotation member may be employed.
又、上述の請求項２又はこの請求項２を引用した請求項３〜５に記載した発明を実施する場合には、例えば請求項６に記載した発明の構成を採用する事ができる。この請求項６に記載した発明の構成の場合には、上記回転情報算出手段は、上記異常検出手段により、上記複数相のシングルエンド信号のうちの何れか１つに異常が検出された場合に、当該異常の検出された相のシングルエンド信号を除く、残り２つ以上の相のシングルエンド信号に関するサンプリング値に基づいて回転状態を示す情報を算出する。
尚、本発明のうち、上記異常検出手段を備えたものに関して、好ましくは、この異常検出手段が異常を検出した場合に、当該異常の情報を含む異常検出フラグを出力する構成を採用する。
Further, when carrying out the invention described in claim 2 or claims 3 to 5 cited above, the configuration of the invention described in
It should be noted that, in the present invention, a configuration provided with the above-described abnormality detection unit preferably employs a configuration that outputs an abnormality detection flag including information on the abnormality when the abnormality detection unit detects an abnormality.
又、上述の請求項１〜４に記載した発明を実施する場合には、例えば請求項７に記載した発明の構成を採用する事ができる。この請求項７に記載した発明の構成の場合には、２個１組の上記各磁気検出器を配置する箇所が、円周方向に離隔した２箇所であり、且つ、これら２箇所はそれぞれ、これら２箇所に配置した上記各磁気検出器の組から互いの位相が９０度ずれた２相のシングルエンド信号を得られる箇所である。
Moreover, when implementing the invention described in
又、上述の請求項１〜７に記載した発明を実施する場合には、例えば請求項８に記載した発明の構成を採用する事ができる。この請求項８に記載した発明の構成の場合には、上記回転情報算出手段は、回転状態を示す情報として、相対回転角度、絶対回転角度、回転角速度、回転方向のうちから選択される、少なくとも１つ以上のものを算出する。
尚、この様な請求項８に記載した発明を実施する場合には、例えば、上記回転情報算出手段が、複数相のシングルエンド信号の比に基づいて回転角度を算出する構成を採用する事ができる。
又、請求項９に記載した回転情報算出装置付き転がり軸受の発明は、回転輪と、静止輪と、この回転輪とこの静止輪との間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを備えた転がり軸受と、回転情報算出装置とを備える。
特に、本発明の回転情報算出装置付き転がり軸受に於いては、上記回転情報算出装置を、請求項１〜８のうちの何れか１項に記載した回転情報算出装置としている。そして、上記回転輪と上記静止輪とのうちの一方に上記エンコーダを支持すると共に、他方に、上記各磁気検出器及び上記各磁路部材を支持している。
更に、請求項１０に記載した回転情報算出装置付きモータは、モータと、転がり軸受と、回転情報算出装置とを備える。
特に、本発明の回転情報算出装置付きモータに於いては、上記転がり軸受が、回転輪と、静止輪と、この回転輪とこの静止輪との間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを備えている。又、上記回転情報算出装置を、請求項１〜８のうちの何れか１項に記載した回転情報算出装置としている。又、上記回転輪と上記静止輪とのうちの一方に上記エンコーダを支持すると共に、他方に、上記各磁気検出器及び上記各磁路部材を支持している。そして、上記回転輪を上記モータを構成する回転軸に固定している。
Moreover, when implementing the invention described in the above first to seventh aspects , for example, the configuration of the invention described in the eighth aspect can be adopted. In the case of the configuration of the invention described in
When the invention described in
Further, the invention of a rolling bearing with a rotation information calculating device according to
In particular, in the rolling bearing with the rotation information calculation device of the present invention, the rotation information calculation device is the rotation information calculation device according to any one of
Furthermore, a motor with a rotation information calculation device according to a tenth aspect includes a motor, a rolling bearing, and a rotation information calculation device.
In particular, in the motor with a rotation information calculation device of the present invention, the rolling bearing includes a rotating wheel, a stationary wheel, and a plurality of rolling rings provided between the rotating wheel and the stationary wheel. And rolling elements. Further, the rotation information calculation device is the rotation information calculation device described in any one of
上述の様に構成する本発明の回転情報算出装置の場合、回転情報算出処理を実行する為に使用する、互いに組となる２個の磁気検出器から出力される１対の差動信号をシングルエンドに変換した信号は、１個の磁気検出器から出力される磁気検出信号そのものに比べて、ノイズに強い信号である。この為、本発明の場合には、このノイズに強い信号を使用して、信頼性の高い回転情報算出処理を行える。
又、本発明のうち、異常検出手段を備えたものに関しても、上記ノイズに強い信号を使用して、信頼性の高い異常検出処理を行える。
In the case of the rotation information calculation device according to the present invention configured as described above, a pair of differential signals output from two magnetic detectors that are used as a pair and used to execute the rotation information calculation process is a single signal. The signal converted to the end is a signal that is more resistant to noise than the magnetic detection signal itself output from one magnetic detector. Therefore, in the case of the present invention, the rotation information calculation process with high reliability can be performed by using a signal strong against the noise.
Further, among the present invention, those having abnormality detection means can perform highly reliable abnormality detection processing using a signal that is resistant to noise.
又、請求項５に記載した構成を採用すれば、各磁気検出器の出力信号の波形を、正規の正弦波形状にする事ができる。この為、これら各磁気検出器の出力信号に対し、その波形を非正弦波から正弦波に補正する処理を施す必要がなくなる。
If the configuration described in
［実施の形態の第１例］
図１〜２は、請求項１〜６、８、９に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、ノイズに強い信号に基づいて回転情報算出処理や異常検出処理を行える様にすべく、１箇所に配置する磁気検出器１１ａ（１１ｂ、１１ｃ）の個数を工夫した点、並びに、これら各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃから出力される信号の波形が正規の正弦波形状になる様にすべく、エンコーダ９ａの着磁面の形状を工夫した点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図９〜１５に示した従来構造の第１例、又は、前述の図１６〜１９に示した従来構造の第２例の場合と同様である。この為、同等部分には同一符号を付して、重複する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
[First example of embodiment]
1 and 2 show a first example of an embodiment of the present invention corresponding to
本例の場合、それぞれが円周方向に隣り合う２個の磁路部材１２、１２同士の間部分である、円周方向等間隔の３箇所にそれぞれ、磁気検出器１１ａ（１１ｂ、１１ｃ）を２個１組ずつ配置している。これら合計６個の磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃはそれぞれ、回路基板１０に実装している。又、互いに組となる２個の磁気検出器１１ａ、１１ａ｛（１１ｂ、１１ｂ）（１１ｃ、１１ｃ）｝は、互いの検出面を円周方向に関して反対向きにした状態で、上記エンコーダ９ａの径方向に並べて配置している。そして、この様に互いの検出面を反対向きにする事で、当該２個の磁気検出器１１ａ、１１ａ｛（１１ｂ、１１ｂ）（１１ｃ、１１ｃ）｝から、１対の差動信号が出力される様にしている。
In the case of this example,
又、本例の場合、上記エンコーダ９ａを構成する永久磁石１４ａは、着磁面（上記各磁路部材１２、１２と対向する側面）の幅寸法（径方向寸法）を、円周方向に関して正弦波状に変化させている。この為に本例の場合、上記永久磁石１４ａは、それぞれが三日月板状であると共に中心角が１８０度である、１対の着磁部材１９ａ、１９ｂを、円環状に配置する事により構成している。これら両着磁部材１９ａ、１９ｂは、軸方向に着磁している。そして、それぞれが上記着磁面となる、上記両着磁部材１９ａ、１９ｂの側面（上記各磁路部材１２、１２と対向する側面）のうち、一方の着磁部材１９ａの側面をＳ極とし、他方の着磁部材１９ｂの側面をＮ極としている。尚、これら両着磁部材１９ａ、１９ｂの具体的な形状は次の通りである。
内周面の形状＝ｒ−（Ａcosθ／２）
外周面の形状＝ｒ＋（Ａcosθ／２）
尚、ｒは上記永久磁石１４ａの中心半径、Ａはこの永久磁石１４ａの着磁面の最大幅寸法、θはこの永久磁石１４ａの絶対角度位置である。
In the case of this example, the
Shape of inner peripheral surface = r− (Acos θ / 2)
Shape of outer peripheral surface = r + (Acos θ / 2)
Here, r is the center radius of the
又、本例の場合、回転情報算出器２（２ａ）（図９、１６、１７参照）は、それぞれが互いに組となる２個の磁気検出器１１ａ、１１ａ｛（１１ｂ、１１ｂ）（１１ｃ、１１ｃ）｝から出力される１対の差動信号をシングルエンドに変換した信号である、互いの位相が１２０度ずつずれた３相のシングルエンド信号に基づいて、サンプリング値の取得を初めとする回転情報算出処理や異常検出処理を実行する。
In this example, the rotation information calculator 2 (2a) (see FIGS. 9, 16, and 17) includes two
上述の様に構成し作用する本例の回転情報算出装置の場合、エンコーダ１４ａの着磁面の幅寸法を円周方向に関して正弦波状に変化させている為、各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃを通る磁束の変化も正弦波状になる。従って、これら各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃの出力信号の波形を、正規の正弦波形状にする事ができる。この結果、これら各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃの出力信号に対し、その波形を非正弦波から正弦波に補正する処理を施す必要がなくなる。
In the case of the rotation information calculation apparatus of this example configured and operating as described above, the
又、本例の場合、回転情報算出処理や異常検出処理を実行する為に使用する、互いに組となる２個の磁気検出器１１ａ、１１ａ｛（１１ｂ、１１ｂ）（１１ｃ、１１ｃ）｝から出力される１対の差動信号をシングルエンドに変換した信号である、シングルエンド信号は、上記各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃから出力される磁気検出信号そものもに比べて、ノイズに強い信号である。この為、本例の場合には、このノイズに強い信号を使用して、信頼性の高い回転情報算出処理や異常検出処理を行える。
In the case of this example, output from the two
［実施の形態の第２例］
図３〜４は、請求項１〜６、８、９に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。上述した第１例では、エンコーダ９ａの着磁面と、円周方向に等間隔に配置した３個の磁路部材１２、１２とを、軸方向に対向させる構成を採用していた。これに対して、本例の場合には、エンコーダ９ｂの着磁面と、円周方向に等間隔に配置した３個の磁路部材１２ａ、１２ａとを、径方向に対向させる構成を採用している。
[Second Example of Embodiment]
FIGS. 3-4 has shown the 2nd example of embodiment of this invention corresponding to Claims 1-6,8,9 . In the first example described above, a configuration is adopted in which the magnetized surface of the
この様な構成を採用する為に、本例の場合、上記エンコーダ９ｂは、円環状の磁石ホルダ１３ａと、この磁石ホルダ１３ａの円筒部の外周面に固定した円筒状の永久磁石１４ｂとから成る構成としている。そして、この永久磁石１４ｂの外周面を、上記３個の磁路部材１２、１２に対向させる着磁面としている。又、本例の場合、この着磁面の幅寸法（軸方向寸法）を、円周方向に関して正弦波状に変化させている。この為に本例の場合、上記永久磁石１４ｂは、それぞれが円周方向中央部から両端部に向かうに従って軸方向寸法が小さくなった半円筒状である、１対の着磁部材１９ｃ、１９ｄを、円筒状に配置する事により構成している。これら両着磁部材１９ｃ、１９ｄは、径方向に着磁している。そして、それぞれが上記着磁面となる、上記両着磁部材１９ｃ、１９ｄの外周面のうち、一方の着磁部材１９ｃの外周面をＳ極とし、他方の着磁部材１９ｄの外周面をＮ極としている。尚、これら両着磁部材１９ｃ、１９ｄの具体的な形状は次の通りである。
軸方向寸法＝Ｂcosθ（軸方向に関して左右対称形状）
尚、Ｂは上記永久磁石１４ｂの着磁面の最大幅寸法、θはこの永久磁石１４ｂの絶対角度位置である。
In order to employ such a configuration, in the case of this example, the
Axial dimension = Bcosθ (symmetrical shape with respect to the axial direction)
B is the maximum width dimension of the magnetized surface of the
又、上記３個の磁路部材１２ａ、１２ａはそれぞれ、磁性材料である磁性金属板等により、全体を（中心角が１２０度弱である）部分円筒状に形成すると共に、円周方向両端部に１対の壁部１５ａ、１５ａを、それぞれ径方向外方に延出する状態で形成している。そして、これら３個の磁路部材１２ａ、１２ａの内周面を、それぞれ上記エンコーダ９ｂの着磁面に対し、径方向に対向させている。尚、本例の場合、円周方向に隣り合う２個の磁路部材１２ａ、１２ａ同士の間に配置する、互いに組となる２個の磁気検出器１１ａ、１１ａ｛（１１ｂ、１１ｂ）（１１ｃ、１１ｃ）｝は、互いの検出面を反対向きにした状態で、それぞれ軸方向に並べて配置している。
Each of the three
上述の様に構成する本例の回転情報算出装置の場合も、上述した第１例の場合と同様、エンコーダ１４ｂの着磁面の幅寸法を円周方向に関して正弦波状に変化させている為、各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃを通る磁束の変化も正弦波状になる。従って、これら各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃの出力信号の波形を、正規の正弦波形状にする事ができる。この結果、これら各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃの出力信号に対し、その波形を非正弦波から正弦波に補正する処理を施す必要がなくなる。
In the case of the rotation information calculation device of the present example configured as described above, the width dimension of the magnetized surface of the
又、本例の場合も、上述した第１例の場合と同様、それぞれが円周方向等間隔の３箇所に配置された、互いに組となる２個の磁気検出器１１ａ、１１ａ｛（１１ｂ、１１ｂ）（１１ｃ、１１ｃ）｝から出力される１対の差動信号をシングルエンドに変換した信号である、互いの位相が１２０度ずつずれた３相のシングルエンド信号（ノイズに強い信号）に基づいて、信頼性の高い回転情報算出処理や異常検出処理を行える。その他の構成及び作用は、上述した第１例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
Also in the case of this example, similarly to the case of the first example described above, two
［実施の形態の第３例］
図５〜６は、請求項１〜４、７、８、９に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。前述の図１〜２に示した第１例では、２個１組の磁気検出器１１ａ、１１ａ｛（１１ｂ、１１ｂ）（１１ｃ、１１ｃ）｝を配置する箇所を、円周方向の位相が１２０度ずつずれた３箇所として、これら３箇所に配置した各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃの出力信号同士の間に、１２０度ずつの位相差が生じる様にした。これに対して、本例の場合には、２個１組の磁気検出器１１ａ、１１ａ（１１ｂ、１１ｂ）を配置する箇所を、円周方向の位相が９０度ずれた２箇所として、これら２箇所に配置した各磁気検出器１１ａ、１１ｂの出力信号同士の間に、９０度の位相差が生じる様にしている。尚、本例の場合、これら合計４個の磁気検出器１１ａ、１１ｂを実装した回路基板１０ａは、約１／４円弧形の板状体である。
[Third example of embodiment]
FIGS. 5-6 has shown the 3rd example of embodiment of this invention corresponding to Claims 1-4,7,8,9 . In the first example shown in FIGS. 1 and 2 described above, the location of the two
又、本例の場合、磁路部材１２ｂ、１２ｂは、合計４個使用する。これら４個の磁路部材１２ｂ、１２ｂの基本構造はそれぞれ、前述の図２に示した第１例の磁路部材１２と同じである。但し、この第１例の磁路部材１２の中心角が１２０度弱であるのに対し、本例の４個の磁路部材１２ｂ、１２ｂの中心角はそれぞれ９０度弱である。本例の場合には、これら４個の磁路部材１２ｂ、１２ｂを、円周方向に関して等間隔に配置する事により、円周方向に隣り合う各磁路部材１２ｂ、１２ｂ同士の間に、円周方向に関する幅寸法が互いに等しい、合計４個の隙間を設けている。そして、これら４個の隙間のうち、円周方向に隣り合う２個の隙間部分に、それぞれ上記２個１組の磁気検出器１１ａ、１１ａ（１１ｂ、１１ｂ）を配置している。尚、本例の場合、上述の様に４個の磁路部材１２ｂ、１２ｂを円周方向に関して等間隔に配置する理由（上記各磁気検出器１１ａ、１１ｂを配置する２個の隙間の他に、更に２個の隙間を設ける理由）は、エンコーダ９ａの周囲に生成される磁界の対称性を保持する為である。即ち、この磁界の対称性を保持する事によって、上記各磁気検出器１１ａ、１１ｂを配置した２個の隙間に磁束が導かれにくくなると言った事態が発生する事を防止する為である。
In the case of this example, a total of four
又、本例の場合には、それぞれが上記２箇所に配置された、互いに組となる２個の磁気検出器１１ａ、１１ａ（１１ｂ、１１ｂ）から出力される１対の差動信号をシングルエンドに変換した信号である、互いの位相が９０度ずれた２相のシングルエンド信号の比（アークタンジェント）を取る事により、内輪５の絶対回転角度位置を算出する。
In the case of this example, a pair of differential signals output from the two
上述の様に構成し作用する本例の場合も、それぞれがノイズに強い、２相のシングルエンド信号に基づいて、信頼性の高い回転情報算出処理を行える。その他の構成及び作用は、上記第１例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。 Also in this example configured and operated as described above, a highly reliable rotation information calculation process can be performed based on a two-phase single-ended signal that is resistant to noise. Since other configurations and operations are the same as those in the case of the first example, the same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
［実施の形態の第４例］
図７〜８は、請求項１〜４、７、８、９に対応する、本発明の実施の形態の第４例を示している。前述の図３〜４に示した第２例では、２個１組の磁気検出器１１ａ、１１ａ｛（１１ｂ、１１ｂ）（１１ｃ、１１ｃ）｝を配置する箇所を、円周方向の位相が１２０度ずつずれた３箇所として、これら３箇所に配置した各磁気検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃの出力信号同士の間に、１２０度ずつの位相差が生じる様にした。これに対して、本例の場合には、２個１組の磁気検出器１１ａ、１１ａ（１１ｂ、１１ｂ）を配置する箇所を、円周方向の位相が９０度ずれた２箇所として、これら２箇所に配置した各磁気検出器１１ａ、１１ｂの出力信号同士の間に、９０度の位相差が生じる様にしている。尚、本例の場合、これら合計４個の磁気検出器１１ａ、１１ｂを実装した回路基板１０ａは、約１／４円弧形の板状体である。
[Fourth Example of Embodiment]
FIGS. 7-8 has shown the 4th example of embodiment of this invention corresponding to Claims 1-4,7,8,9 . In the second example shown in FIGS. 3 to 4 described above, a position where the pair of
又、本例の場合、磁路部材１２ｃ、１２ｃは、合計４個使用する。これら４個の磁路部材１２ｃ、１２ｃの基本構造はそれぞれ、前述の図４に示した第２例の磁路部材１２ａと同じである。但し、この第１例の磁路部材１２ａの中心角が１２０度弱であるのに対し、本例の４個の磁路部材１２ｃ、１２ｃの中心角はそれぞれ９０度弱である。本例の場合には、これら４個の磁路部材１２ｃ、１２ｃを、円周方向に関して等間隔に配置する事により、円周方向に隣り合う各磁路部材１２ｃ、１２ｃ同士の間に、円周方向に関する幅寸法が互いに等しい、合計４個の隙間を設けている。そして、これら４個の隙間のうち、円周方向に隣り合う２個の隙間部分に、それぞれ上記２個１組の磁気検出器１１ａ、１１ａ（１１ｂ、１１ｂ）を配置している。尚、本例の場合、上述の様に４個の磁路部材１２ｃ、１２ｃを円周方向に関して等間隔に配置する理由（上記各磁気検出器１１ａ、１１ｂを配置する２個の隙間の他に、更に２個の隙間を設ける理由）は、エンコーダ９ｂの周囲に生成される磁界の対称性を保持する為である。即ち、この磁界の対称性を保持する事によって、上記各磁気検出器１１ａ、１１ｂを配置した２個の隙間に磁束が導かれにくくなると言った事態が発生する事を防止する為である。
In the case of this example, a total of four
又、本例の場合には、それぞれが上記２箇所に配置された、互いに組となる２個の磁気検出器１１ａ、１１ａ（１１ｂ、１１ｂ）から出力される１対の差動信号をシングルエンドに変換した信号である、互いの位相が９０度ずれた２相のシングルエンド信号の比（アークタンジェント）を取る事により、内輪５の絶対回転角度位置を算出する。
In the case of this example, a pair of differential signals output from the two
上述の様に構成し作用する本例の場合も、それぞれがノイズに強い、２相のシングルエンド信号に基づいて、信頼性の高い回転情報算出処理を行える。その他の構成及び作用は、上記第２例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。 Also in this example configured and operated as described above, a highly reliable rotation information calculation process can be performed based on a two-phase single-ended signal that is resistant to noise. Other configurations and operations are the same as those in the case of the second example, so that the same reference numerals are given to the equivalent parts, and duplicate descriptions are omitted.
尚、上述した各実施の形態では、エンコーダを構成する磁石ホルダを磁性材製としたが、これに限らず、非磁性材製であっても良い。但し、より多くの磁束を集める観点から、磁性材製である事が好ましい。
又、上述した各実施の形態では、エンコーダの永久磁石を構成する１対の着磁部材の両端縁の形状を、それぞれ先の尖った形状としたが、これに限らず、生産性を考慮して、それぞれ先に丸みの付いた形状としても良い。この場合、先の尖った形状の場合と同じ位置に１対の着磁部材を配置する為、これら両着磁部材の両端縁同士の間に空隙を設けても良い。
又、上述した各実施の形態では、エンコーダの着磁面の幅寸法を円周方向に関して正弦波状に変化させる方法として、着磁面を設ける部材自体の幅寸法を円周方向に関して正弦波状に変化させる方法を採用したが、これに代えて、幅寸法が円周方向に関して一定である部材に対し、幅寸法が円周方向に関して正弦波状に変化する着磁面を着磁形成する方法を採用する事もできる。
又、上述した各実施の形態では、エンコーダを構成する永久磁石を２個の着磁部材を組み合わせて成るものとしたが、これに限らず、この永久磁石は単一部材としても良い。
又、上述した各実施の形態では、エンコーダの着磁面の幅寸法を円周方向に関して正弦波状に変化させたが、これに限らず、前述した各従来構造の様に、エンコーダの着磁面の幅寸法を円周方向に関して一定にする事もできる。但し、この場合には、各磁気検出器の出力信号の波形が正規の正弦波形状になりにくい為、場合によっては、この波形を正規の正弦波形状に補正する処理を行う必要がある。
又、上述した各実施の形態では、エンコーダの着磁面にＳ極とＮ極とを１つずつ設ける構成を採用したが、これに限らず、エンコーダの着磁面にＳ極とＮ極とを２つ以上ずつ設ける構成を採用する事もできる。この場合は、絶対回転角度位置を算出する事はできないが、相対回転角度位置を正確に算出する事ができる。
In each of the above-described embodiments, the magnet holder constituting the encoder is made of a magnetic material. However, the present invention is not limited to this, and may be made of a non-magnetic material. However, it is preferably made of a magnetic material from the viewpoint of collecting more magnetic flux.
In each of the above-described embodiments, the shape of both end edges of the pair of magnetized members constituting the permanent magnet of the encoder is a pointed shape. However, the present invention is not limited to this, and productivity is considered. Each may have a rounded shape. In this case, in order to arrange a pair of magnetized members at the same position as the pointed shape, a gap may be provided between both end edges of these magnetized members.
In each of the embodiments described above, as a method of changing the width dimension of the magnetized surface of the encoder in a sine wave shape in the circumferential direction, the width dimension of the member itself providing the magnetized surface is changed in a sine wave shape in the circumferential direction. However, instead of this, a method of magnetizing and forming a magnetized surface whose width dimension changes in a sine wave shape in the circumferential direction is adopted for a member whose width dimension is constant in the circumferential direction. You can also do things.
In each of the embodiments described above, the permanent magnet constituting the encoder is formed by combining two magnetized members. However, the present invention is not limited to this, and the permanent magnet may be a single member.
Further, in each of the above-described embodiments, the width of the magnetized surface of the encoder is changed to a sine wave shape in the circumferential direction. However, the present invention is not limited to this, and the magnetized surface of the encoder is not limited to the conventional structure described above. The width dimension can be made constant in the circumferential direction. However, in this case, since the waveform of the output signal of each magnetic detector is unlikely to have a normal sine wave shape, in some cases, it is necessary to perform processing to correct this waveform to a normal sine wave shape.
Further, in each of the above-described embodiments, the configuration in which one S pole and one N pole are provided on the magnetized surface of the encoder is adopted. However, the present invention is not limited thereto, and the S pole and the N pole are provided on the magnetized surface of the encoder. It is also possible to adopt a configuration in which two or more are provided. In this case, the absolute rotation angle position cannot be calculated, but the relative rotation angle position can be calculated accurately.
又、上述した各実施の形態では、回路基板を円弧形状としたが、これに限らず、リング状やその他の形状であっても良い。
又、上述した各実施の形態では、各箇所に配置する、互いに組となる２個の磁気検出器を、各磁路部材の円周方向に対して直角な方向（軸方向又は径方向）に並べて配置したが、これに代えて、当該２個の磁気検出器を上記各磁路部材の円周方向に並べて配置する事もできる。但し、この場合には、円周方向に隣り合う磁路部材同士の間隔が広がり、その分だけ当該２個の磁気検出器を通る磁束の密度が低下する。従って、この様な不具合が生じるのを回避すべく、当該２個の磁気検出器は、上記各磁路部材の円周方向に対して直角な方向に配置するのが好ましい。
又、上述した各実施の形態では、磁気検出器としてアナログホールＩＣを採用したが、これに限らず、他のアナログ素子であっても良い。しかしながら、ホール素子等の一般のアナログ素子の場合には感度が低く、外部に増幅回路が必要になる。これに対し、アナログホールＩＣの場合には、内部に増幅回路が組み込まれている為、外部に増幅回路を設ける必要がなくなると言った利点がある。
又、上述した各実施の形態では、各磁路部材の円周方向両端部に壁部を設けたが、この壁部は設けなくても良い。この場合は、各磁気検出器（ホールＩＣのホール素子部）が上記各磁路部材の厚さ方向の中心部に配置される様に、各部材同士の位置関係を規制するのが好ましい。
In each of the above-described embodiments, the circuit board has an arc shape. However, the circuit board is not limited to this and may have a ring shape or other shapes.
Further, in each of the above-described embodiments, the two magnetic detectors that are paired with each other and are arranged at each location are arranged in a direction (axial direction or radial direction) perpendicular to the circumferential direction of each magnetic path member. Although the two magnetic detectors are arranged side by side, the two magnetic detectors may be arranged side by side in the circumferential direction of the magnetic path members. However, in this case, the interval between the magnetic path members adjacent in the circumferential direction increases, and the density of the magnetic flux passing through the two magnetic detectors decreases accordingly. Therefore, in order to avoid the occurrence of such a problem, the two magnetic detectors are preferably arranged in a direction perpendicular to the circumferential direction of each magnetic path member.
In each of the above-described embodiments, the analog Hall IC is employed as the magnetic detector. However, the present invention is not limited to this, and other analog elements may be used. However, in the case of a general analog element such as a Hall element, the sensitivity is low, and an amplifier circuit is required outside. On the other hand, in the case of an analog Hall IC, there is an advantage that there is no need to provide an amplifier circuit outside because an amplifier circuit is incorporated inside.
Moreover, in each embodiment mentioned above, although the wall part was provided in the circumferential direction both ends of each magnetic path member, this wall part does not need to be provided. In this case, it is preferable to restrict the positional relationship between the members so that the magnetic detectors (Hall element portions of the Hall IC) are arranged at the center of the magnetic path members in the thickness direction.
又、上述した各実施の形態では、磁気センサ（エンコーダ＋磁路部材＋磁気検出器）を組み付ける転がり軸受として、単列玉軸受を採用したが、これに限らず、任意の軸受を採用できる。
又、上述した各実施の形態では、転がり軸受に磁気センサを組み付けた構造を採用したが、これに限らず、これら転がり軸受と磁気センサとを別体にし、この磁気センサを、回転軸等の回転部材と、ケーシング等の静止部材との間に直接組み付けても良い。
In each of the above-described embodiments, the single row ball bearing is adopted as the rolling bearing for assembling the magnetic sensor (encoder + magnetic path member + magnetic detector). However, the present invention is not limited to this, and an arbitrary bearing can be adopted.
Further, in each of the above-described embodiments, the structure in which the magnetic sensor is assembled to the rolling bearing is adopted. However, the present invention is not limited to this, and the rolling bearing and the magnetic sensor are separated from each other. You may assemble | attach directly between rotating members and stationary members, such as a casing.
又、上述した各実施の形態では、回転情報算出処理や異常検出処理に於いて、サンプリング値の取得を、シングルエンド信号に関して行ったが、このサンプリング値の取得は、シングルエンド信号に変換する前の、１対の差動信号のそれぞれに関して行う事もできる。
又、本発明の場合には、複数個所に磁気検出器を、それぞれ２個１組ずつ配置するので、これら各磁気検出器１個ずつに就いて異常検出処理を行えば、同一箇所に配置された２個の磁気検出器のうちの、一方の磁気検出器に異常が発生した後も、他方の磁気検出器の出力信号を利用して、回転情報算出処理を行う事が可能となる。
In each of the above-described embodiments, the sampling value is acquired for the single end signal in the rotation information calculation process and the abnormality detection process. However, the sampling value is acquired before the conversion to the single end signal. It can also be performed for each of the pair of differential signals.
In the case of the present invention, two magnetic detectors are arranged at a plurality of locations, and a set of two magnetic detectors are arranged at the same location if abnormality detection processing is performed for each of these magnetic detectors. Even after an abnormality occurs in one of the two magnetic detectors, the rotation information calculation process can be performed using the output signal of the other magnetic detector.
１ 磁気センサ付軸受装置
２、２ａ 回転情報算出器
３ 玉軸受
４ 内輪軌道
５ 内輪
６ 外輪軌道
７ 外輪
８ 玉
９、９ａ、９ｂ エンコーダ
１０、１０ａ 回路基板
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 磁気検出器
１２、１２ａ〜１２ｃ 磁路部材
１３、１３ａ 磁石ホルダ
１４、１４ａ、１４ｂ 永久磁石
１５、１５ａ 壁部
１６ センサカバー
１７ 異常検出部
１８ 回転情報算出部
１９ａ〜１９ｄ 着磁部材
DESCRIPTION OF
Claims (10)
このうちのエンコーダは、上記回転部材と同心の着磁面を有すると共に、この着磁面にＳ極とＮ極とを円周方向に関して交互に配置しており、
上記磁気検出器は、入力磁束に応じた信号を出力するものであり、
上記磁路部材は、上記磁気検出器の近傍に配置して、上記着磁面から出入りする磁束をこの磁気検出器に導くものであり、
上記回転情報算出手段は、上記磁気検出器から出力される信号に基づいて、上記静止部材に対する上記回転部材の回転状態を示す情報を算出するものである、
回転情報算出装置に於いて、
上記磁気検出器は、上記回転部材の中心軸を中心とする円周方向複数箇所に２個１組ずつ、互いに組となる２個の磁気検出器が１対の差動信号を出力する様に配置しており、
上記磁路部材は、円周方向に隣り合う、上記各磁気検出器の組同士の間に、少なくとも１個ずつ配置しており、
上記回転情報算出手段は、上記各磁気検出器の組から１つずつ得られ、且つ、それぞれが互いに組となる２個の磁気検出器から出力される１対の差動信号をシングルエンドに変換した信号である、互いの位相が異なる複数相のシングルエンド信号に基づいて、上記回転状態を示す情報を算出する事を特徴とする、
回転情報算出装置。 An encoder that is supported by one of the stationary member and the rotating member at the time of use, a magnetic detector and a magnetic path member that are also supported by the other member, and a rotation information calculating means;
Of these, the encoder has a magnetized surface concentric with the rotating member, and S poles and N poles are alternately arranged on the magnetized surface in the circumferential direction,
The magnetic detector outputs a signal corresponding to the input magnetic flux,
The magnetic path member is disposed in the vicinity of the magnetic detector, and guides the magnetic flux entering and exiting from the magnetized surface to the magnetic detector,
The rotation information calculation means calculates information indicating a rotation state of the rotation member with respect to the stationary member based on a signal output from the magnetic detector.
In the rotation information calculation device,
The magnetic detectors are arranged such that two magnetic detectors each set in pairs at a plurality of circumferential locations around the central axis of the rotating member output a pair of differential signals. Have placed
At least one magnetic path member is arranged between each set of magnetic detectors adjacent in the circumferential direction.
The rotation information calculation means is obtained one by one from each of the magnetic detector pairs, and converts a pair of differential signals output from two magnetic detectors, each of which forms a pair, into a single end. Based on a plurality of single-phase signals having different phases from each other, the information indicating the rotation state is calculated.
Rotation information calculation device.
上記回転情報算出装置が、請求項１〜８のうちの何れか１項に記載した回転情報算出装置であって、The rotation information calculation device is the rotation information calculation device according to any one of claims 1 to 8,
上記回転輪と上記静止輪とのうちの一方に上記エンコーダを支持すると共に、他方に上記各磁気検出器及び上記各磁路部材を支持している回転情報算出装置付き転がり軸受。A rolling bearing with a rotation information calculation device that supports the encoder on one of the rotating wheel and the stationary wheel and supports the magnetic detectors and magnetic path members on the other.
上記転がり軸受は、回転輪と、静止輪と、この回転輪とこの静止輪との間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを有しており、The rolling bearing has a rotating wheel, a stationary wheel, and a plurality of rolling elements provided so as to be able to roll between the rotating wheel and the stationary wheel.
上記回転情報算出装置が、請求項１〜８のうちの何れか１項に記載した回転情報算出装置であって、The rotation information calculation device is the rotation information calculation device according to any one of claims 1 to 8,
上記回転輪と上記静止輪とのうちの一方に上記エンコーダを支持すると共に、他方に上記各磁気検出器及び上記各磁路部材を支持しており、上記回転輪が上記モータを構成する回転軸に固定されている回転情報算出装置付きモータ。The encoder is supported on one of the rotating wheel and the stationary wheel, and the magnetic detector and the magnetic path member are supported on the other, and the rotating wheel constitutes the motor. A motor with a rotation information calculation device fixed to the motor.
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