KR101705957B1 - 인덱스 신호를 생성하기 위한 자기 인코더 - Google Patents

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Abstract

자기 인코더는 복수의 자극 전환부를 정의하는 복수의 N/S 자극 쌍을 포함하는 고분해능 트랙, 및 고분해능 트랙의 제1 자극 전환부와 정렬된 N/S 자극 전환부 및 고분해능 트랙의 제2 자극 전환부와 정렬된 S/N 자극 전환부를 정의하는 N/S 자극 쌍을 포함하는 기준 트랙을 가진다. 고분해능 트랙의 제1 및 제2 자극 전환부 사이에는 고분해능 트랙의 자극 전환부 중 하나만이 배치된다.

Description

인덱스 신호를 생성하기 위한 자기 인코더{MAGNETIC ENCODER FOR PRODUCING AN INDEX SIGNAL}
본 발명은 자기 인코더에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인덱스 신호를 생성하기 위한 자기 인코더에 관한 것이다.
본 발명은 자기 인코더에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인덱스 신호를 생성하기 위한 자기 인코더에 관한 것이다.
일실시예에서, 본 발명은 복수의 자극 전환부(pole junctions)를 정의하는 복수의 N/S 자극 쌍을 포함하는 고분해능(high resolution) 트랙, 및 고분해능 트랙의 제1 자극 전환부와 정렬된 N/S 자극 전환부 및 고분해능 트랙의 제2 자극 전환부와 정렬된 S/N 자극 전환부를 정의하는 N/S 자극 쌍을 포함하는 기준(reference) 트랙이 구비된 자기 인코더를 제공한다. 고분해능 트랙의 제1 및 제2 자극 전환부 사이에는 고분해능 트랙의 자극 전환부 중 하나만이 배치된다.
본 발명은 또한 복수의 자극 전환부를 정의하는 복수의 N/S 자극 쌍을 포함하는 고분해능 트랙, 및 N/S 자극 전환부와 S/N 자극 전환부를 정의하는 N/S 자극 쌍을 포함하는 기준 트랙을 가진 자기 인코더를 제공한다. 고분해능 트랙의 복수의 자극 전환부는 연속되는 제1, 제2 및 제3 자극 전환부를 포함한다. 제1 자극 전환부는 기준 트랙의 N/S 자극 전환부와 정렬되고, 제3 자극 전환부는 기준 트랙의 S/N 자극 전환부와 정렬되며, 제2 자극 전환부는 제1 및 제3 자극 전환부 사이에 있다.
본 발명은 또한 복수의 자극 전환부를 정의하는 복수의 N/S 자극 쌍을 포함하는 고분해능 트랙, 및 적어도 하나의 N/S 자극 쌍을 포함하는 기준 트랙을 가진 자기 인코더를 제공한다. 기준 트랙의 적어도 하나의 N/S 자극 쌍 중 하나는 다른 것에 비해 짧은 길이를 가진다. 인코더는 고분해능 트랙의 선별된(select) 자극 전환부들에 대응하는 선별된 수의 위치표시자 지점들에서의 신호들을 검출하는데, 기준 트랙의 적어도 하나의 N/S 자극 쌍 중 짧은 자극의 길이는 위치표시자 지점들 중 단 하나만을 포용(encompass)하도록 크기가 정해진다.
상세한 설명 및 첨부된 도면들을 고려함에 따라 본 발명의 다른 부면들이 자명해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 원형 트랙 자기 인코더를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 인코더에 의해 발생되는 신호들을 표현한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 선형 트랙 자기 인코더를 표현한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 원형 트랙 자기 인코더를 표현한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 선형 트랙 자기 인코더를 표현한 도면이다.
본 발명의 실시예들을 자세히 설명하기에 앞서, 본 발명은 그 적용에 있어 아래의 설명에 제시된 또는 아래의 도면들에 도시된 구성요소들의 구조 및 배열의 세부점들에 한정되는 것이 아님을 이해해야 할 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현하는 것이 가능하고 다양한 방법으로 실시 또는 실행되는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 자기 인코더(10)를 도시한다. 인코더(10)는 복수의 N/S 자극 쌍(18)을 포함하는 고분해능(high resolution) 트랙(14)을 포함한다. 자극 쌍(18)들은 N/S 자극 전환부(22)들과 S/N 자극 전환부(26)들을 포함하는 복수의 자극 전환부(pole junction)을 정의한다. 도시된 실시예에서는 자극 쌍(18)들이 모두 동일한 크기이지만, 반드시 그래야 하는 것은 아니다. 자극 쌍(18)들의 개수와 그에 따른 자극 전환부(22, 26)들의 수는 도 1에 도시된 것과 다를 수 있다.
도시된 인코더(10)는 고분해능 트랙(14)에 대하여 상대적으로 고정되고 하나의 N/S 자극 전환부(38)와 S/N 자극 전환부(42)를 정의하는 단 하나의 N/S 자극 쌍(34)만을 포함하는 기준 트랙(30)을 더 포함한다. 자극 쌍(34)은 짧은 자극과 긴 자극을 포함한다. 단일의 N/S 자극 쌍(34) 중 더 짧은 자극(도시된 실시예에서는 S극)은 고분해능 트랙(14)의 N/S 자극 쌍(18)들 중 하나의 각도 스팬(angular span)과 동일한 각도 스팬을 가진다(도시된 실시예에서는 14.4도). 여기에서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 "각도 스팬"이라는 어구는 중심점(C)에 대하여 상대적으로 측정된 참조된 자극 또는 자극 쌍의 각도 길이(angular length) 또는 길이 치수(length dimension)을 가리킨다. 도시된 실시예에서는 자극 쌍(34)의 S극이 더 짧은 것으로 (즉, 더 짧은 각도 스팬을 가지는 것으로) 나타나 있지만, 다른 실시예들에서는 N극이 자극 쌍(34) 중의 더 짧은 자극이고 S극이 긴 길이를 가질 수도 있다. 이에 더해, 기준 트랙(30)이 방사상으로 고분해능 트랙(14) 내부에 있는 것으로 도시되어 있지만, 대안적으로 기준 트랙(30)이 방사상으로 고분해능 트랙(14) 외부에 위치할 수도 있음을 이해해야 할 것이다. 또한, 고분해능 트랙(14)과 기준 트랙(30)이 동심원으로 형성된 것으로 도시되어 있지만, 다른 실시예들에서는 트랙(14, 30)들이 서로 평행한 선형 트랙들로 형성될 수도 있다(도 3 참조 - 유사한 부품들에는 유사한 참조번호가 부여되되 프라임(') 기호가 더해짐). 원형 트랙 인코더(10)에 대해 전술한 그리고 후술할 동일한 관계들이 선형 트랙 인코더(10')에 대하여도 유지될 것인데, 다만 "각도 스팬" 또는 "각도 길이"가 단순히 "선형 길이"로 변환될 것이다. "각도 길이" 및 "선형 길이" 모두 궁극적으로는 자극의 길이 치수를 정의한다. 또한, 선형 트랙(30')으로 변환되는 경우, 자극 쌍(34')은 S극이 더 큰 N극 내에 개재되어 하나의 자극(도 3에서는 S극)이 다른 자극(도 3에서는 S극 양측의 N극)에 의해 둘러싸이는 형태로 구현된다.
인코더(10)의 트랙(14, 30)들은, 서로 완전히 구분된 것으로 도시되어 있기는 하지만, 통상적으로는 자화가능한(magnetizable) 재료의 한 조각에 형성된다. 구분된 트랙(14, 30)들은 가공 및 공지된 기법들을 이용하여 재료를 자화하여 트랙(14, 30)들을 형성함으로써 제조된다.
인코더(10)는 트랙(14, 30)들의 상부에 이격되어 배치되는 센서칩(50)을 더 포함한다. 고분해능 트랙(14) 위에는 일렬(string)의 또는 어레이(array)의 센서들(예컨대, 홀 센서들)의 형태를 취할 수 있는 고분해능 센서(54)가 배치된다. 기준 트랙(30) 위에는 일렬의 또는 어레이의 센서들(예컨대, 홀 센서들)의 형태를 취할 수 있는 기준 센서(58)가 배치된다.
인코더(10)는 센서칩(50)과 트랙(14, 30)들 사이의 상대적 이동(예컨대, 동심원 트랙 인코더(10)에서의 회전 또는 선형 트랙 인코더(10')에서의 평행이동)에 기초하여 신호들을 출력한다(도 2 참조). 본 발명의 트랙 구성들은 트랙(14, 30)들의 기준 또는 인덱스 위치를 표시하는 인덱스 신호 혹은 펄스의 생성을 가능하게 한다. 예를 들어, 트랙(14, 30)들이 회전식 타겟휠(target wheel)에 위치하여 타겟휠과 함께 회전하는 경우, 하나의 인덱스 위치가 상측 정중앙, 하측 정중앙, 또는 다른 의미 있는 위치 등 원하는 각도 위치를 표시하도록 할 수 있다.
도 2는 인코더(10)에 의해 발생되는 신호들을 표현한 도면이다. 수평축은 트랙(14, 30)들의 각도 위치(θ)를 나타내고, 수직축은 칩(50) 상의 각 센서(54, 58)와 연관되는 전압(V)를 나타낸다. 곡선(62)은 (고분해능 센서(54)에 의해 검출되는) 고분해능 트랙(14)으로부터의 신호를 나타내고, 곡선(66)은 (기준 센서(58)에 의해 검출되는) 기준 트랙(30)으로부터의 신호를 나타낸다. 도 1 및 2에는 대응하는 위치표시자(indicator)(P1, P2, P3, P4 및 P5)들을 표기하여 발생된 신호들에 대한 트랙 위치들의 상관관계가 용이하게 보이도록 하였다.
고분해능 트랙(14)에 의해 발생되는 신호(62)를 참조하면, 전압이 각 N/S 자극 전환부(22)마다 양수에서 음수로 변경되고 각 S/N 자극 전환부(26)마다 음수에서 양수로 변경됨을 볼 수 있다. 도시된 배열에서, S극은 음수의 전압 측정치를 발생시키고 N극은 양수의 전압 측정치를 발생시킨다. 다른 실시예들에서는 자극들과 연관되는 양수 및 음수 전압들이 반대로 될 수 있다. 기준 트랙(30)에 의해 발생되는 신호(66)를 참조하면, 전압이 각 N/S 자극 전환부(38)마다 양수에서 음수로 변경되고 각 S/N 자극 전환부(42)마다 음수에서 양수로 변경됨을 볼 수 있다.
센서(54, 58)들은 고분해능 트랙(14)을 따라 위치한 각 S/N 자극 전환부(26)에서 (각 위치표시자(P1, P2, P3, P4, P5, 등)에서) 전압들 또는 전압 교차(crossover)들을 검출하고 위치표시자(P3)에서 인덱스 신호 혹은 펄스를 검출하는데, 이 지점이 전체 360도의 회전에 걸쳐 기준 신호(66)의 전압이 고분해능 신호(62)의 전압보다 낮은 유일한 위치표시자 지점이기 때문이다. 다른 실시예들에서는 위치표시자들이 하나씩 거른(at every other) 자극 전환부(22 또는 26)마다 위치하는 대신 각 자극 전환부(22 및 26)마다 위치할 수도 있다. 센서칩(50)은 고분해능 신호(62)의 각 위치표시자 혹은 S/N 자극 전환부(26)에서 고분해능 신호(62)와 기준 신호(66)의 전압값들을 비교하여 인덱스 펄스가 발생하는 때를 파악한다. 자극들과 연관되는 전압값들이 반대로 된 실시예들에서는, 인덱스 신호가 전체 360도의 회전에 걸쳐 기준 신호(66)의 전압이 고분해능 신호(62)의 전압보다 높은 유일한 위치일 수 있다. 달리 표현하자면, 기준 트랙으로부터의 신호(66)는 고분해능 트랙(14)으로부터의 신호(62)에 대하여 하나의 이상치(outlier) 혹은 비정상값(anomaly)을 만들며, 이는 회로에 의해 인덱스 신호 혹은 펄스로 검출될 수 있다.
더 구체적으로는, 각 위치표시자(P1, P2, P3, P4 및 P5)에서 고분해능 트랙(14)은 음수에서 양수로 바뀌는 전압 교차점(즉, V=0인 점)에 상관되는 S/N 자극 전환부(26)를 정의한다. 마찬가지로, 위치표시자(P1, P2, P3, P4 및 P5)들 사이의 각 N/S 자극 전환부(22)에서 고분해능 트랙(14)은 양수에서 음수로 바뀌는 전압 교차점에 상관된다. 위치표시자(P1, P2, P4 및 P5)들은 모두 기준 트랙(30)의 N극의 각도 스팬 내에 있어 기준 신호(66)의 양수 전압값에 상관된다. 위치표시자(P3)만이 기준 트랙(30)의 단일 S극 내에 있어 기준 신호(66)의 음수 전압값에 상관된다. 위치(P3)에서만 기준 신호(66)의 값이 고분해능 신호(62)의 전압 교차에서 0보다 낮다. 따라서 칩(50)은 트랙(14, 30)들에 대한 상대적 위치가 위치표시자(P3)와 일치하는 곳에서 인덱스 신호 혹은 펄스를 발생시킨다.
고분해능 트랙(14)과 기준 트랙(30)의 구체적 자극 쌍 배열들은 위치표시자(P3)에서 하나의 인덱스 신호를 만드는 이와 같은 기능을 가능하게 한다. 구체적으로는, 고분해능 트랙(14)은 각각 82, 84 및 86으로 지정된 제1, 제2 및 제3의 연속되는 자극 전환부들을 포함한다(자극 전환부(82, 84 및 86)은 고분해능 트랙(14)의 복수의 자극 전환부(22, 26)들 중 세 개이다). 제1 자극 전환부(82)는 기준 트랙(30)의 N/S 자극 전환부(38)와 정렬되어 있고, 제3 자극 전환부(86)는 기준 트랙(30)의 S/N 자극 전환부(42)와 정렬되어 있으며, 제2 자극 전환부(84)는 제1 및 제3 자극 전환부(82, 86) 사이에 있다. 여기에서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 "정렬"이라는 용어는 도시된 동심원형 트랙 배열에 있어서 참조된 자극 전환부들이 중심점(C)에 대하여 상대적으로 동일한 각도 위치에 있음을 의미한다. 트랙들이 서로 평행하게 배열된 선형 트랙들로 형성된(도 3 참조) 대안적인 실시예에서, "정렬"이라는 용어는 참조된 자극 전환부들이 서로 동일선상(co-linear)에 있음을 의미한다. 이러한 관계는 기준 트랙(30)의 N극이 더 짧은 자극이더라도 성립될 것이다.
상기 관계를 다른 방식으로 설명하자면, 기준 트랙(30)의 단일 N/S 자극 전환부(38)는 고분해능 트랙(14)의 복수의 자극 전환부(22, 26)들 중 제1 자극 전환부(82)와 정렬되고, 기준 트랙(30)의 단일 S/N 자극 전환부(42)는 고분해능 트랙(14)의 복수의 자극 전환부(22, 26)들 중 제2 자극 전환부(82)와 정렬된다. 고분해능 트랙(14)의 복수의 자극 전환부(22, 26)들 중 자극 전환부(82 및 86)들 사이에는 고분해능 트랙(14)의 자극 전환부(84) 단 하나만이 배치된다. 따라서 세 개의 자극 전환부(82, 84, 86)들은 모두 기준 트랙(14)의 짧은 자극(즉, 도시된 실시예에서는 S극)과 정렬된다. 또 다른 방식으로 설명하자면, 고분해능 트랙(14)의 자극 전환부(84) 하나만이 완전히 기준 트랙(30)의 N/S 자극 전환부(38)와 S/N 자극 전환부(42) 사이의 각도 스팬 내에 배치된다. 그 외에는 고분해능 트랙(14)의 자극 전환부들 중 어떠한 것도 기준 트랙(30)의 단일 자극 쌍(34)의 S극(즉, 짧은 자극)에 의해 정의되는 각도 스팬 내에 배치되지 않는다. 하나의 자극 전환부(84)는 위치표시자(P3)와 일치하며 인덱스 펄스를 정의한다.
도시된 본 발명에 따른 인코더(10)는 종래 기술에 따른 인코더들에 의해 생성되는 인덱스 펄스들보다 두 배로 넓은(예컨대, 두 배의 파장을 가진) 인덱스 펄스를 제공한다. 인코더(10)에 의해 더 넓은 인덱스 펄스가 생성된다 함은 센서(54, 58)들과 트랙(14, 30)들 사이에 더 큰 에어갭(air gap)이 사용될 수 있음을 의미한다. 이것은, 넓은 인덱스 펄스가, 좁은 인덱스 펄스들에 의해 생성되는 자기장들에 비해, 트랙(14, 30)들로부터 센서칩(50)을 향해 더 멀리 확장되는 자기장을 생성하기 때문이다.
인코더(10)의 트랙 배열은 트랙(14, 30)들이 서로 이격될 수 있고 센서(54, 58)들 또한 기준 트랙(30)의 커다란 단일 N/S 자극 쌍(34)이 발생되는 신호들 사이에 간섭을 일으키지 않도록 센서칩(50) 상에서 서로 이격될 수 있을 때 올바로 작동한다. 트랙 배열은 또한 인덱스 신호를 발생시키는 데 사용되는 자극 전환부들의 구성이 더 작고 더 복잡한 다른 인코더들에 비하여 상대적으로 단순화되어 있다. 이는 더 큰 가공의 사용을 가능하게 하여 인코더(10)의 제작을 더 용이하게 한다.
위에서는 일반적으로 도 1에 도시된 인코더(10)가 설명되었으나, 해당 분야의 기술자는 본 발명의 범위에 속하는 다른 실시예 및 구성을 구상 및 이해할 것이다. 예를 들어, 도 2에 도시된 인덱스 펄스는 고분해능 신호(62)의 파장의 두 배이지만, 인덱스 펄스가 어느 정도 좁혀지거나 넓혀져도 여전히 원하는 인덱스 펄스를 제공할 수 있음을 이해해야 할 것이다. 구체적으로는, 인덱스 펄스를 좁히기 위해, 도시된 기준 트랙(30)의 단일 자극 쌍(34)의 S극의 각도 스팬을 더 짧게(또는 대안적으로 고분해능 트랙(14)의 자극 쌍(18)들의 각도 스팬을 더 길게) 하여 자극 전환부들(82 및 86) 중 하나 또는 둘 모두가 기준 트랙(30)의 각 자극 전환부(38, 42)와 더 이상 정렬되지 않게 할 수 있다. 위치표시자(P3)에 대응하는 자극 전환부(84)가 단일 자극 쌍(34)의 S극(즉, 짧은 자극)의 각도 스팬 내에 그리고 각도상 자극 전환부(38 및 42) 사이에 유지되는 한, 위치표시자(P3)에서는 인덱스 신호가 여전히 생성될 것인데, 자극 전환부(84)에서 기준 신호의 전압이 여전히 고분해능 신호의 0 전압보다 낮을 것이기 때문이다.
마찬가지로, 인덱스 펄스를 넓히기 위해, 기준 신호 전압이 위치표시자(P3)에서만 고분해능 신호보다 낮게 되는 한도 내에서, 도시된 기준 트랙(30)의 단일 자극 쌍(34)의 S극의 각도 스팬을 더 길게(또는 대안적으로 고분해능 트랙(14)의 자극 쌍(18)들의 각도 스팬을 더 짧게) 할 수 있다. 달리 말하자면, 위치표시자(P2 및 P4) 중 하나 또는 둘 모두에서 기준 신호 전압이 고분해능 전압 아래로 떨어지기 직전의 지점까지 인덱스 펄스를 넓힐 수 있다. 또 다른 실시예들에서는, 기준 신호가 고분해능 신호보다 낮은 두 개 또는 세 개의 연속된 위치표시자(예컨대, P2, P3 및 P4)의 검출시 인덱스 펄스를 파악하도록 회로가 수정될 수 있다.
본 발명의 범위 내에 속하는 추가의 수정례에서는, 인코더가 둘 이상의 인덱스 펄스들을 포함할 수 있고, 이들은 통상적으로 인코더의 1 회전에 걸쳐 등간격으로 이격될 수 있다. 위에서 기준 트랙(30)의 단 하나의 N/S 자극 쌍(34)만을 사용하여 도시 및 설명된 동일한 원리들이 기준 트랙 상에 두 개, 세 개, 네 개 또는 어떠한 원하는 개수의 N/S 자극 쌍들로 구현될 수 있다. 브러실리스(brushless) DC모터를 위한 하나의 응용에서는 인코더가 기준 트랙(30) 상에 네 개의 N/S 자극 쌍을 포함함으로써 네 개의 인덱스 펄스를 가질 수 있다. 도 4는 이와 같은 실시예를 도시하며, 유사한 부품들에는 유사한 참조번호가 부여되되 이중프라임(") 기호가 더해져 있다. 고분해능 트랙(14")의 자극 쌍(18")들 및 자극 전환부(22", 26")들과 기준 트랙 상의 각 자극 쌍의 자극 전환부(38" 및 42")들 사이의 동일한 상관관계들이 수정된 인코더(10")의 네 개의 각도상 위치들에서 반복되어 네 개의 인덱스 펄스들을 제공한다. 이 부면에서, 기준 트랙(30") 상의 각 N/S 자극 쌍(34")에서 자극 쌍(34")의 한 자극(예컨대, S극)이 다른 자극(예컨대, N극)보다 짧은 각도 스팬(즉, 짧은 길이)을 가지며, 그 짧은 자극의 각도 스팬은 고분해능 트랙(14")의 위치표시자 혹은 검출 지점들 중 단 하나만을 포용한다.
도 5는 도 4의 인코더(10")에 대응하는 선형 트랙 인코더(10"')의 실시예를 도시한다. 유사한 부품들에는 유사한 참조번호가 부여되되 삼중프라임("') 기호가 더해져 있다.
도시된 실시예들이 N극 및 S극들에 대한 하나의 가능한 구성을 도시하지만, N극들을 모두 S극으로 변경시키고 S극들을 모두 N극으로 변경시켜도 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는다는 것을 인식해야 할 것이다. 여기에서 및 첨부된 특허청구범위에서, N/S 자극 쌍에 대한 언급에서 특정 배향(즉, 해당 자극 쌍에서 어느 자극이 제1/제2 자극인지 또는 좌측/우측 자극인지)이 요구되는 것은 아니다. 또한, 여기에서 및 첨부된 특허청구범위에서, 주어진 N/S 자극 쌍에서 N/S 자극 전환부와 S/N 자극 전환부 모두에 대한 언급은 단순히 자극 쌍에 의해 정의되는 두 개의 인접한 자극 전환부를 가리키며, 여기에서 자극 쌍의 특정 배향(즉, 해당 자극 쌍에서 어느 자극이 제1/제2 자극인지 또는 좌측/우측 자극인지)이 요구되는 것은 아니다.
본 발명의 다양한 특징 및 효과가 이하의 특허청구범위에 제시되어 있다.

Claims (22)

  1. 자기 인코더로서,
    복수의 자극 전환부(pole junctions)를 정의하는 복수의 N/S 자극 쌍을 포함하는 고분해능(high resolution) 트랙; 및
    상기 고분해능 트랙의 제1 자극 전환부와 정렬된 단일 N/S 자극 전환부 및 상기 고분해능 트랙의 제2 자극 전환부와 정렬된 단일 S/N 자극 전환부를 정의하는 단일 N/S 자극 쌍을 포함하는 기준(reference) 트랙을 포함하되,
    상기 고분해능 트랙의 상기 제1 및 제2 자극 전환부 사이에는 상기 고분해능 트랙의 단일 자극 전환부만이 배치되고,
    상기 제1 및 제2 자극 전환부 사이에 배치된 상기 고분해능 트랙의 상기 단일 자극 전환부의 지점에서 상기 인코더에 의해 발생되는 신호는 인덱스 펄스를 정의하고, 상기 인덱스 펄스는 상기 자기 인코더의 전체 길이에서 생성되는 유일한 인덱스 펄스인 것을 특징으로 하는 자기 인코더.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 트랙의 상기 N/S 자극 쌍의 자극들 중 하나는 다른 자극보다 짧은 길이를 가지며, 상기 제1 및 제2 자극 전환부 사이에 위치하는 상기 단일 자극 전환부는 상기 기준 트랙의 상기 N/S 자극 쌍의 짧은 길이 자극과 정렬되는 것을 특징으로 하는 자기 인코더.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기준 트랙은 원형이고, 상기 기준 트랙 상의 각 자극의 길이는 각도 스팬(angular span)을 정의하는 것을 특징으로 하는 자기 인코더.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 기준 트랙은 선형이고, 상기 기준 트랙 상의 각 자극의 길이는 선형 길이를 정의하는 것을 특징으로 하는 자기 인코더.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 인코더는 상기 고분해능 트랙의 자극 전환부들에 대응하는 소정의 수의 위치표시자 지점들에서 신호들을 검출하고, 상기 기준 트랙의 상기 N/S 자극 쌍 중 상기 짧은 자극의 길이는 상기 위치표시자 지점들 중 단 하나만을 포용(encompass)하도록 크기가 정해짐으로써 상기 인덱스 펄스를 정의하는 것을 특징으로 하는 자기 인코더.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 자기 인코더로서,
    복수의 자극 전환부를 정의하는 복수의 N/S 자극 쌍을 포함하는 고분해능 트랙; 및
    N/S 자극 전환부와 S/N 자극 전환부를 정의하는 N/S 자극 쌍을 포함하고, 상기 N/S 자극 쌍의 자극들 중 하나는 다른 자극보다 짧은 길이를 가지는 기준 트랙을 포함하되,
    상기 고분해능 트랙의 상기 복수의 자극 전환부는 연속되는 제1, 제2 및 제3 자극 전환부를 포함하고,
    상기 제1 자극 전환부는 상기 기준 트랙의 상기 N/S 자극 전환부와 정렬되고, 상기 제3 자극 전환부는 상기 기준 트랙의 상기 S/N 자극 전환부와 정렬되고, 상기 제2 자극 전환부는 상기 제1 및 제3 자극 전환부 사이에 있고 상기 기준 트랙의 짧은 자극과 정렬되며,
    상기 제2 자극 전환부에서 상기 인코더에 의해 발생되는 신호는 인덱스 펄스를 정의하는 것을 특징으로 하는 자기 인코더.
  10. 삭제
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 기준 트랙은 원형이고, 상기 기준 트랙 상의 각 자극의 길이는 각도 스팬을 정의하는 것을 특징으로 하는 자기 인코더.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 기준 트랙은 선형이고, 상기 기준 트랙 상의 각 자극의 길이는 선형 길이를 정의하는 것을 특징으로 하는 자기 인코더.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 기준 트랙 상의 상기 N/S 자극 쌍은 상기 기준 트랙 상의 유일한 N/S 자극 쌍인 것을 특징으로 하는 자기 인코더.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 기준 트랙 상의 상기 N/S 자극 쌍은 상기 기준 트랙 상의 둘 이상의 N/S 자극 쌍 중 하나인 것을 특징으로 하는 자기 인코더.
  15. 자기 인코더로서,
    복수의 자극 전환부를 정의하는 복수의 N/S 자극 쌍을 포함하는 고분해능 트랙; 및
    적어도 하나의 N/S 자극 쌍을 포함하는 기준 트랙을 포함하되,
    상기 기준 트랙의 상기 적어도 하나의 N/S 자극 쌍 중 하나는 다른 자극에 비해 짧은 길이를 가지고,
    상기 인코더는 상기 고분해능 트랙의 자극 전환부들에 대응하는 소정의 수의 위치표시자 지점들에서의 신호들을 검출하고,
    상기 기준 트랙의 상기 적어도 하나의 N/S 자극 쌍 중 상기 짧은 자극의 길이는 상기 위치표시자 지점들 중 단 하나만을 포용(encompass)하도록 크기가 정해짐으로써 인덱스 펄스를 정의하는 것을 특징으로 하는 자기 인코더.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 고분해능 트랙의 상기 복수의 자극 전환부는 연속되는 제1, 제2 및 제3 자극 전환부를 포함하고,
    상기 기준 트랙의 상기 적어도 하나의 N/S 자극 쌍은 N/S 자극 전환부 및 S/N 자극 전환부를 정의하고,
    상기 제1 자극 전환부는 상기 기준 트랙의 상기 N/S 자극 전환부와 정렬되고, 상기 제3 자극 전환부는 상기 기준 트랙의 상기 S/N 자극 전환부와 정렬되며, 상기 제2 자극 전환부는 상기 제1 및 제3 자극 전환부 사이에 있고 상기 인덱스 펄스를 정의하는 상기 위치표시자 지점과 일치하는 것을 특징으로 하는 자기 인코더.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 기준 트랙은 원형이고, 상기 기준 트랙 상의 각 자극의 길이는 각도 스팬을 정의하는 것을 특징으로 하는 자기 인코더.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 기준 트랙은 선형이고, 상기 기준 트랙 상의 각 자극의 길이는 선형 길이를 정의하는 것을 특징으로 하는 자기 인코더.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 기준 트랙은 둘 이상의 N/S 자극 쌍을 포함하고, 상기 자극 쌍 각각은 상기 위치표시자 지점들 중 단 하나만을 포용하여 인덱스 펄스를 정의하도록 크기가 정해진 짧은 자극을 가지는 것을 특징으로 하는 자기 인코더.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 기준 트랙은 네 개의 N/S 자극 쌍을 포함하고, 상기 자극 쌍 각각은 상기 위치표시자 지점들 중 단 하나만을 포용하여 인덱스 펄스를 정의하도록 크기가 정해진 짧은 자극을 가지는 것을 특징으로 하는 자기 인코더.
  21. 삭제
  22. 삭제
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10024690B2 (en) * 2015-04-14 2018-07-17 Texas Instruments Incorporated Incremental rotary encoder using hall effect sensors and magnetic detents
DE102015226666A1 (de) 2015-12-23 2017-06-29 Frankl & Kirchner GmbH & Co KG Fabrik für Elektromotoren u. elektrische Apparate Magnetisches Encodersystem für einen Servomotor einer Nähmaschine
TWI601939B (zh) * 2016-03-04 2017-10-11 國立清華大學 絕對位置偵測裝置及方法
DE102017222676A1 (de) * 2016-12-29 2018-07-05 Robert Bosch Gmbh Wegsensor
ES2928780T3 (es) 2017-10-13 2022-11-22 Frankl & Kirchner Gmbh & Co Kg Fabrik Fuer Elektromotoren U Elektrische Apparate Accionamiento de máquina de coser
JP7064966B2 (ja) * 2018-06-05 2022-05-11 日本電産サンキョー株式会社 磁気式エンコーダ
JP2020100214A (ja) * 2018-12-20 2020-07-02 日立オートモティブシステムズ株式会社 ステアリング装置
US20220290965A1 (en) * 2019-08-27 2022-09-15 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Position-sensing circuit, position-sensing system, magnet member, position-sensing method, and program
CN113028961B (zh) * 2021-02-26 2023-06-06 浙江禾川科技股份有限公司 一种线性编码器
WO2023227486A1 (de) 2022-05-21 2023-11-30 Flux Gmbh Mehrspuranordnung für linear- und winkelmesssysteme

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007198847A (ja) * 2006-01-25 2007-08-09 Ntn Corp 回転センサ付き転がり軸受

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS602602B2 (ja) * 1977-09-03 1985-01-23 株式会社ニコン 原点信号検出用ゼロ信号の発生状態識別装置
JPS57154014A (en) * 1981-03-20 1982-09-22 Hitachi Ltd Magnetic rotary encoder
JPS6038615A (ja) * 1983-08-12 1985-02-28 Hitachi Ltd 磁気式ロ−タリ−エンコ−ダ
JPS6086412A (ja) * 1983-10-19 1985-05-16 Hitachi Ltd 磁気検出装置
JPH0820271B2 (ja) * 1984-10-03 1996-03-04 株式会社日立製作所 位置や速度を検出する装置
JPS61161417A (ja) * 1985-01-11 1986-07-22 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd インデツクス信号検出装置
JPH0786406B2 (ja) * 1985-02-08 1995-09-20 株式会社日立製作所 クランク角センサ
JPS61278713A (ja) * 1985-06-03 1986-12-09 Dai Ichi Seiko Co Ltd 磁気式ロ−タリ−エンコ−ダ−
US5097209A (en) * 1990-02-21 1992-03-17 The Torrington Company Magnetic encoder and sensor system for internal combustion engines
DE69312109T2 (de) * 1992-02-13 1998-01-08 Japan Servo Absolutkodierer
JP3347766B2 (ja) * 1992-06-08 2002-11-20 日本トムソン株式会社 リニアエンコーダ及びこれを具備した案内ユニット
JPH074986A (ja) * 1993-01-21 1995-01-10 Nippondenso Co Ltd 基準位置検出装置
US5545985A (en) * 1994-03-16 1996-08-13 Campbell; Peter Magnetoresistive position sensor including an encoder wherein the magnetization extends greater than 0.5 times the pole pitch below the surface
FR2736428B1 (fr) 1995-07-04 1997-08-08 Schlumberger Ind Sa Encodeur impulsionnel pour appareil de distribution de liquide
JP3550629B2 (ja) * 1996-01-24 2004-08-04 株式会社安川電機 光学式エンコーダ
JPH10170211A (ja) * 1996-12-13 1998-06-26 Canon Inc 位置検出装置及びレンズ位置制御装置
US5898301A (en) 1997-04-10 1999-04-27 The Torrington Company Magnetic encoder for producing an index signal
FR2769088B1 (fr) * 1997-09-26 1999-12-03 Roulements Soc Nouvelle Capteur digital de position relative
JP4299901B2 (ja) * 1997-12-04 2009-07-22 ソニーマニュファクチュアリングシステムズ株式会社 位置検出装置
JP2001099681A (ja) * 1999-10-04 2001-04-13 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd 磁気式エンコーダ装置
JP2003270257A (ja) * 2002-03-13 2003-09-25 Koyo Seiko Co Ltd パルサーリングおよびセンサー付き軸受ユニット
JP2004061149A (ja) * 2002-07-25 2004-02-26 Hitachi Ltd トルクセンサ及びこれを用いた電動パワーステアリング装置
JP2004364354A (ja) * 2003-06-02 2004-12-24 Mitsumi Electric Co Ltd ディスクのインデックス信号生成方法及びディスクドライブ装置
US7135859B2 (en) * 2004-04-06 2006-11-14 Murugesan Sethu Rotary and angular position sensing
US7461317B2 (en) * 2005-12-15 2008-12-02 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. System and method for aligning a quadrature encoder and establishing a decoder processing speed
KR20080083143A (ko) * 2006-01-12 2008-09-16 팀켄 유에스 코포레이션 고해상도 및 저해상도 트랙을 구비한 자기 센서
CN101936749A (zh) * 2006-03-06 2011-01-05 日本电产三协株式会社 磁编码器装置
US8058868B2 (en) * 2006-04-10 2011-11-15 Timken Us Corporation Turning device position sensing system and method
US7502703B2 (en) * 2007-07-09 2009-03-10 Xerox Corporation Calibration of the fundamental and harmonic once-around velocity variations of encoded wheels
JP4880066B2 (ja) * 2008-03-17 2012-02-22 三菱電機株式会社 原点位置信号検出器
US8803467B2 (en) * 2011-02-16 2014-08-12 The Keyw Corporation Partial arc curvilinear direct drive servomotor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007198847A (ja) * 2006-01-25 2007-08-09 Ntn Corp 回転センサ付き転がり軸受

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Publication number Publication date
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