WO2021215076A1 - 回転検出器 - Google Patents
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- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
- G01D5/245—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
Definitions
- This disclosure relates to a rotation detector.
- the present disclosure particularly relates to a rotation detector that detects the rotation of a rotating shaft.
- Patent Document 1 includes a disk-shaped magnet provided on a shaft and three power generation units composed of a magnetic wire and a pickup coil, and the three power generation units are configured on the end face side of the magnet.
- a rotation detector is disclosed, which is arranged on each of a plurality of sides of a virtual triangle.
- an object of the present disclosure is to provide a rotation detector that can be easily miniaturized.
- the rotation detector includes a first magnet and a second magnet that rotate together with a rotation shaft and are arranged with a first phase difference from each other in the rotation direction of the rotation shaft, and the first magnet and the first magnet.
- One or more power generation elements that generate power by changing the magnetic field due to the rotation of the second magnet with the rotation axis, and the magnetic field generated by the first magnet that operates based on the power generated by the one or more power generation elements.
- a plurality of magnetic sensors for detecting the magnetic field generated by the second magnet the first magnet has a first north pole and a radial inner side of the rotation axis from the first north pole.
- the second magnet has a first S pole arranged in, and the second magnet is arranged inward of the second S pole and the second S pole in the radial direction of the rotation axis. It has the north pole of.
- the size can be easily reduced.
- FIG. 1 is a diagram showing a motor including a rotation detector according to the first embodiment. It is a figure which shows the substrate and the rotating plate of the rotation detector of FIG.
- FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the rotation detector of FIG.
- FIG. 4 is a diagram for explaining a determination operation of the rotation detector of FIG. 1 when the rotation axis is rotated counterclockwise.
- FIG. 5 is a diagram for explaining a determination operation of the rotation detector of FIG. 1 when the rotation axis is rotated clockwise.
- FIG. 6 is a diagram showing a table showing the states of one or more power generation elements and the first to fourth magnetic sensors at each rotation position.
- FIG. 7 is a diagram showing a table showing a predetermined displacement of a predetermined rotation position of the rotation shaft.
- FIG. 8 is a diagram showing a rotation detector according to the second embodiment.
- FIG. 9 is a diagram showing a modified example of the rotation detector according to the second embodiment.
- FIG. 10 is a diagram showing a rotation detector according to the third embodiment.
- FIG. 11 is a diagram showing a modified example of the rotation detector according to the third embodiment.
- FIG. 12 is a diagram showing a rotating plate of the rotation detector according to the fourth embodiment.
- FIG. 13 is a diagram showing a rotating plate of the rotation detector according to the fifth embodiment.
- FIG. 14 is a diagram showing another example of the arrangement of the first magnet and the second magnet.
- FIG. 15 is a diagram showing another example of arrangement of one or more power generation elements.
- FIG. 16 is a diagram showing another example of the arrangement of the plurality of magnetic sensors.
- FIG. 17 is a diagram showing a rotation detector according to another embodiment.
- FIG. 18 is a diagram showing a rotation detector according to another embodiment.
- each figure is a schematic view and is not necessarily exactly illustrated.
- substantially the same configuration is designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted or simplified.
- FIG. 1 is a diagram showing a motor 1 including a rotation detector 14 according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a diagram showing a substrate 18 and a rotating plate 16 of the rotation detector 14 of FIG. In FIG. 2, (a) shows the substrate 18 of the rotation detector 14 of FIG. 1, and (b) shows the rotating plate 16 of the rotation detector 14 of FIG. In FIG. 1, the case 12 is shown in cross section.
- the configuration of the rotation detector 14 according to the first embodiment and the motor 1 including the rotation detector 14 will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
- the motor 1 includes a main body 4, a rotor 6, a stator 8, a rotating shaft 10, a case 12, and a rotation detector 14.
- the axial direction of the rotating shaft 10 is the direction indicated by the arrow X in FIG.
- the radial direction of the rotating shaft 10 is the direction indicated by the arrow Y in FIG.
- the circumferential direction of the rotating shaft 10 is the direction indicated by the arrow Z in FIG.
- the radial and circumferential directions of the rotating shaft 10 are orthogonal to the axial direction.
- the rotor 6 and the stator 8 are housed in the main body 4.
- the rotor 6 rotates with respect to the stator 8.
- the rotating shaft 10 has a rod shape such as a columnar shape.
- the rotating shaft 10 is fixed to the rotor 6.
- the rotating shaft 10 rotates around the axis A of the rotating shaft 10.
- the rotation direction of the rotation shaft 10 coincides with the circumferential direction of the rotation shaft 10 (see arrow Z in FIG. 2).
- a rotation detector 14 is provided at one end of the rotation shaft 10 in the axial direction.
- a load (not shown) or the like that is rotationally driven by the rotation of the rotating shaft 10 is attached to the other end of the rotating shaft 10 in the axial direction.
- the rotating shaft 10 is made of a magnetic metal such as iron.
- the case 12 is attached to the main body 4 so as to cover one end of the rotating shaft 10 in the axial direction and the rotation detector 14.
- the case 12 is made of a magnetic metal such as iron.
- the rotation detector 14 detects the rotation of the rotation shaft 10. Specifically, the rotation detector 14 detects the rotation position of the rotation shaft 10, the rotation direction of the rotation shaft 10, the rotation speed of the rotation shaft 10, and the like.
- the rotation detector 14 is an absolute encoder. As described above, the rotation detector 14 is provided at one end of the rotation shaft 10 in the axial direction. As shown in FIGS. 1 and 2, the rotation detector 14 includes a rotating plate 16, a substrate 18, a first magnet 20, a second magnet 22, and one or more power generation elements (24, 26) described later. , A plurality of magnetic sensors (46, 48, 50, 52) described later, and a control circuit 36.
- the rotating plate 16 extends in a direction orthogonal to the axial direction of the rotating shaft 10.
- the rotating plate 16 has a disk shape having a main surface extending in a direction orthogonal to the axial direction of the rotating shaft 10.
- the rotating plate 16 is circular when viewed from the axial direction of the rotating shaft 10.
- the rotary plate 16 is attached to one end of the rotary shaft 10 in the axial direction.
- the axis of the rotating plate 16 and the axis A of the rotating shaft 10 coincide with each other.
- the rotating plate 16 rotates together with the rotating shaft 10.
- the substrate 18 extends in a direction orthogonal to the axial direction of the rotating shaft 10.
- the substrate 18 has a disk shape having a main surface extending in a direction orthogonal to the axial direction of the rotating shaft 10.
- the substrate 18 is circular when viewed from the axial direction of the rotating shaft 10.
- the substrate 18 is arranged at a distance from one end of the rotating shaft 10 and the rotating plate 16 in the axial direction of the rotating shaft 10, and faces the rotating plate 16.
- the axis of the substrate 18 and the axis A of the rotating shaft 10 coincide with each other.
- the substrate 18 is fixed to the inner surface of the case 12 and does not rotate together with the rotating shaft 10.
- the first magnet 20 and the second magnet 22 are arranged with a first phase difference from each other in the rotation direction of the rotation shaft 10.
- the first phase difference is 90 °.
- the first magnet 20 and the second magnet 22 are arranged at positions shifted by 90 ° in the rotation direction of the rotation shaft 10.
- the first phase difference extends in the radial direction of the rotating shaft 10 and passes through the center in the width direction of the first magnet 20 and the center line B extends in the radial direction of the rotating shaft 10 and extends in the width direction of the second magnet 22. It is an angle formed by the center line C passing through the center of.
- the first phase difference passes through the center of the first magnet 20 in the direction orthogonal to the direction in which the magnetic poles of the first magnet 20 are lined up (the radial direction of the rotating shaft 10), and is in the radial direction of the rotating shaft 10.
- a center line C extending in the radial direction of the rotating shaft 10 and passing through the center of the second magnet 22 in a direction orthogonal to the direction in which the magnetic poles of the second magnet 22 are lined up (the radial direction of the rotating shaft 10). It is the angle that makes a difference.
- the first magnet 20 is a rod-shaped magnet that extends in the radial direction of the rotating shaft 10.
- the first magnet 20 is arranged on the main surface of the rotating plate 16 on the substrate 18 side.
- the first magnet 20 has an N pole and an S pole arranged inward in the radial direction of the rotation shaft 10 with respect to the N pole. In this way, the first magnet 20 is arranged so that the north pole and the south pole are aligned in the radial direction of the rotating shaft 10.
- the rotating shaft 10 rotates, the first magnet 20 rotates together with the rotating plate 16, the second magnet 22, and the rotating shaft 10.
- the second magnet 22 is a rod-shaped magnet that extends in the radial direction of the rotating shaft 10.
- the second magnet 22 is arranged on the main surface of the rotating plate 16 on the substrate 18 side.
- the second magnet 22 is arranged with a first phase difference from the first magnet 20 as described above.
- the second magnet 22 is arranged at a distance from the first magnet 20 in the rotation direction of the rotation shaft 10.
- the second magnet 22 is arranged side by side with the first magnet 20 in the direction of the rotation axis 10.
- the second magnet 22 has an S pole and an N pole arranged inward in the radial direction of the rotation shaft 10 with respect to the S pole. In this way, the second magnet 22 is arranged so that the north pole and the south pole are aligned in the radial direction of the rotating shaft 10.
- One or more power generation elements include a first power generation element 24 and a second power generation element 26.
- the first power generation element 24 and the second power generation element 26 generate power by changing the magnetic field due to the rotation of the first magnet 20 and the second magnet 22 together with the rotation shaft 10.
- the first power generation element 24 and the second power generation element 26 are arranged with a second phase difference from each other in the rotation direction of the rotation shaft 10.
- the second phase difference is 180 °, and the first power generation element 24 and the second power generation element 26 are arranged at positions shifted by 180 ° in the rotation direction of the rotation shaft 10.
- the second phase difference extends in the radial direction of the rotating shaft 10 and extends in the radial direction of the rotating shaft 10 with the center line D passing through the center (axis center) of the first magnetic sensing portion 38 (described later). 2 This is the angle formed by the center line E passing through the center (axis center) of the magnetically sensitive portion 42 (described later).
- the second phase difference and the first phase difference are different.
- the first power generation element 24 extends in the radial direction of the rotating shaft 10 and is arranged on the main surface of the substrate 18 on the opposite side of the rotating shaft 10 (opposite to the rotating plate 16).
- the first power generation element 24 has a first magnetic sensitive portion 38 and a first coil 40 wound around the first magnetic sensitive portion 38.
- the first magnetic sensing portion 38 is a magnetic material extending in the radial direction of the rotating shaft 10.
- the first magnetic sensing portion 38 is located on the side opposite to the rotating plate 16 of the substrate 18.
- the first magnetic sensing portion 38 is a magnetic material that exhibits a large Barkhausen effect, and is a Wiegand wire extending in the radial direction of the rotating shaft 10.
- the Wiegand wire is a magnetic material whose magnetization direction is aligned so as to be one of the longitudinal directions when a magnetic field of a predetermined value or more is applied along the longitudinal direction of the Wiegand wire.
- the magnetization direction of the Wiegand wire is dramatically reversed, and voltage pulses are induced at both ends of the coil wound around the Wiegand wire. In this way, the first power generation element 24 generates power.
- the second power generation element 26 extends in the radial direction of the rotating shaft 10 and is arranged on the main surface of the substrate 18 on the opposite side of the rotating shaft 10 (opposite to the rotating plate 16).
- the second power generation element 26 has a second magnetic sensitive portion 42 and a second coil 44 wound around the second magnetic sensitive portion 42.
- the second magnetic sensitive portion 42 is a magnetic material extending in the radial direction of the rotating shaft 10.
- the second magnetic sensitive portion 42 is located on the side opposite to the rotating plate 16 of the substrate 18.
- the second magnetic sensitive portion 42 is a magnetic material that exhibits a large Barkhausen effect, and is a Wiegand wire that extends in the radial direction of the rotation axis 10.
- the second power generation element 26 generates power in the same manner as the first power generation element 24.
- the plurality of magnetic sensors include a first magnetic sensor 46, a second magnetic sensor 48, a third magnetic sensor 50, and a fourth magnetic sensor 52.
- Each of the first magnetic sensor 46, the second magnetic sensor 48, the third magnetic sensor 50, and the fourth magnetic sensor 52 operates based on the power from the first power generation element 24 when the first power generation element 24 generates power. Then, the magnetic field generated by the first magnet 20 and the magnetic field generated by the second magnet 22 are detected.
- Each of the first magnetic sensor 46, the second magnetic sensor 48, the third magnetic sensor 50, and the fourth magnetic sensor 52 operates based on the power from the second power generation element 26 when the second power generation element 26 generates power. Then, the magnetic field generated by the first magnet 20 and the magnetic field generated by the second magnet 22 are detected.
- the first magnetic sensor 46, the second magnetic sensor 48, the third magnetic sensor 50, and the fourth magnetic sensor 52 are arranged on the main surface of the substrate 18 on the rotating shaft 10 side (rotating plate 16 side).
- the first magnetic sensor 46, the second magnetic sensor 48, the third magnetic sensor 50, and the fourth magnetic sensor 52 are arranged with a phase difference in the rotation direction of the rotation shaft 10.
- the first magnetic sensor 46, the second magnetic sensor 48, the third magnetic sensor 50, and the fourth magnetic sensor 52 are arranged side by side in the rotation direction of the rotation shaft 10.
- the first magnetic sensor 46, the second magnetic sensor 48, the third magnetic sensor 50, and the fourth magnetic sensor 52 overlap with the first power generation element 24 and the second power generation element 26 when viewed from the axial direction of the rotating shaft 10. It doesn't become.
- the first magnetic sensor 46 is arranged with a phase difference of 120 ° from the first magnetic sensing portion 38, and is arranged with a phase difference of 60 ° from the second magnetic sensing portion 42.
- the second magnetic sensor 48 is arranged with a phase difference of 60 ° from the first magnetic sensing portion 38, and is arranged with a phase difference of 120 ° from the second magnetic sensing portion 42, and is arranged with a phase difference of 120 °. It is arranged with a phase difference of 60 ° from the sensor 46.
- the third magnetic sensor 50 is arranged with a phase difference of 60 ° from the first magnetic sensing portion 38, and is arranged with a phase difference of 120 ° from the second magnetic sensing portion 42, and is arranged with a phase difference of 120 °. It is arranged with a phase difference of 180 ° from the sensor 46.
- the fourth magnetic sensor 52 is arranged with a phase difference of 120 ° from the first magnetic sensing portion 38, and is arranged with a phase difference of 60 ° from the second magnetic sensing portion 42, and is arranged with a phase difference of 60 °. It is arranged with a phase difference of 120 ° from the sensor 46.
- the control circuit 36 is arranged at the center of the main surface of the substrate 18 on the rotating shaft 10 side (rotating plate 16 side).
- the control circuit 36 is electrically connected to the first power generation element 24 and the like. Details of the control circuit 36 will be described later.
- FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the rotation detector 14 of FIG. The functional configuration of the rotation detector 14 will be described with reference to FIG.
- the control circuit 36 includes a full-wave rectifier unit 54, a voltage regulator 56, a disconnection diagnosis unit 58, and a backflow prevention switch 60.
- the full-wave rectifying unit 54 is connected to the first power generation element 24 and rectifies the voltage pulse generated by the first power generation element 24.
- the voltage regulator 56 outputs a constant voltage with the ground potential as the reference potential and the voltage between the terminals of the capacitor charged by the output voltage of the full-wave rectifying unit 54 as the input voltage.
- the output voltage of the voltage regulator 56 is supplied to the first magnetic sensor 46, the second magnetic sensor 48, the third magnetic sensor 50, the fourth magnetic sensor 52, the information processing unit 82 (described later), and the like (black in FIG. 3). See diamond).
- the voltage is output from the voltage regulator 56 during the period when the first power generation element 24 generates power and generates a voltage pulse.
- the voltage from the voltage regulator 56 is the first magnetic sensor 46, the second magnetic sensor 48, the third magnetic sensor 50, and the fourth magnetic sensor. It is supplied to 52, the information processing unit 82, and the like, and these operate.
- the voltage regulator 56 is an LDO (Low Drop Out) regulator.
- the disconnection diagnosis unit 58 is connected to the input terminal of the full-wave rectifier unit 54 to diagnose the presence or absence of disconnection.
- the backflow prevention switch 60 is connected in series between the full-wave rectifying unit 54 and the voltage regulator 56 to prevent current from flowing from the voltage regulator 56 to the full-wave rectifying unit 54.
- the control circuit 36 further includes a full-wave rectifier unit 62, a voltage regulator 64, a disconnection diagnosis unit 66, and a backflow prevention switch 68.
- the full-wave rectifying unit 62 is connected to the second power generation element 26 and rectifies the voltage pulse generated by the second power generation element 26.
- the voltage regulator 64 outputs a constant voltage with the ground potential as the reference potential and the voltage between the terminals of the capacitor charged by the output voltage of the full-wave rectifying unit 62 as the input voltage.
- the output voltage of the voltage regulator 64 is supplied to the first magnetic sensor 46, the second magnetic sensor 48, the third magnetic sensor 50, the fourth magnetic sensor 52, the information processing unit 82 (described later), and the like (black in FIG. 3). See diamond).
- the voltage is output from the voltage regulator 64 during the period when the second power generation element 26 generates power and generates a voltage pulse.
- the voltage from the voltage regulator 64 is the first magnetic sensor 46, the second magnetic sensor 48, the third magnetic sensor 50, and the fourth magnetic sensor. It is supplied to 52, the information processing unit 82, and the like, and these operate.
- the voltage regulator 64 is an LDO (Low Drop Out) regulator.
- the disconnection diagnosis unit 66 is connected to the input terminal of the full-wave rectifier unit 62 to diagnose the presence or absence of disconnection.
- the backflow prevention switch 68 is connected in series between the full-wave rectifying unit 62 and the voltage regulator 64 to prevent current from flowing from the voltage regulator 64 to the full-wave rectifying unit 62.
- the control circuit 36 further includes a comparator 70, 72, 74, 76, 78, 80, an information processing unit 82, a storage unit 84, and a communication unit 86.
- the comparator 70 receives the detection signal of the first magnetic sensor 46, compares it with a predetermined voltage value, and outputs the output voltage, which is the comparison result, to the information processing unit 82.
- the comparator 72 receives the detection signal of the second magnetic sensor 48, compares it with a predetermined voltage value, and outputs the output voltage, which is the comparison result, to the information processing unit 82.
- the comparator 74 receives the detection signal of the third magnetic sensor 50, compares it with a predetermined voltage value, and outputs the output voltage, which is the comparison result, to the information processing unit 82.
- the comparator 76 receives the detection signal of the fourth magnetic sensor 52, compares it with a predetermined voltage value, and outputs the output voltage, which is the comparison result, to the information processing unit 82.
- the comparator 78 receives the output voltage of the voltage regulator 56, compares it with a predetermined voltage value, and outputs the output voltage, which is the comparison result, to the information processing unit 82.
- the comparator 80 receives the output voltage of the voltage regulator 64, compares it with a predetermined voltage value, and outputs the output voltage, which is the comparison result, to the information processing unit 82.
- the information processing unit 82 uses the power generation information indicating which of the one or more power generation elements has generated power and the detection information including the detection results of the first to fourth magnetic sensors 46, 48, 50, 52 to rotate the axis of rotation. At least one of the rotation position and the rotation direction of 10 may be determined, and the determination result may be stored in the storage unit 84. Preferably, the information processing unit 82 determines both the rotation position and the rotation direction of the rotation shaft 10, and stores the determination result in the storage unit 84. The information processing unit 82 determines which of the one or more power generation elements generated power, that is, which of the first power generation element 24 and the second power generation element 26 generated power, based on the output voltages from the comparators 78 and 80. do. The information processing unit 82 determines the detection results of the first to fourth magnetic sensors 46, 48, 50, and 52 based on the output voltages from the comparators 70, 72, 74, and 76.
- the information processing unit 82 determines the rotation position of the rotation shaft 10 using the detection information each time one or more power generation elements generate power.
- the information processing unit 82 stores the determined rotation position of the rotation shaft 10 in the storage unit 84.
- the information processing unit 82 counts used to calculate the rotation speed of the rotation shaft 10 based on the rotation position of the rotation shaft 10 determined this time and the rotation position of the rotation shaft 10 previously determined stored in the storage unit 84.
- the value is updated and the count value is stored in the storage unit 84.
- the information processing unit 82 increments the count value each time the rotation shaft 10 makes one rotation counterclockwise.
- the information processing unit 82 decrements the count value each time the rotation shaft 10 makes one rotation clockwise.
- clockwise means clockwise when viewed from the side opposite to the rotating plate 16 of the substrate 18 in the axial direction of the rotating shaft 10.
- the counterclockwise direction means a counterclockwise direction when viewed from the side opposite to the rotating plate 16 of the substrate 18 in the axial direction of the rotating shaft 10. The same applies to the following description.
- the information processing unit 82 associates the rotation position of the rotation shaft 10 with the power generation information and stores it in the storage unit 84. As a result, the rotational position of the rotating shaft 10 when the first power generation element 24 and the second power generation element 26 generate power can be known.
- the storage unit 84 stores the rotation position, rotation direction, and the like of the rotation shaft 10.
- the storage unit 84 is composed of a non-volatile memory such as FRAM (Ferroelectric Random Access Memory, registered trademark).
- the communication unit 86 is connected to an ASIC (Application Specific Integrated Circuit, an integrated circuit for a specific purpose) so as to be able to communicate by wire or wirelessly.
- ASIC Application Specific Integrated Circuit
- FIG. 4 is a diagram for explaining the determination operation of the rotation detector 14 of FIG. 1 when the rotation shaft 10 is rotated counterclockwise
- FIG. 4A is a diagram in which the arrow F is located at the position I.
- (B) is the state where the arrow F is located at the position II
- (c) is the state where the arrow F is located at the position III
- (d) is the state where the arrow F is located at the position IV.
- 5A and 5B are views for explaining the determination operation of the rotation detector 14 of FIG. 1 when the rotation shaft 10 is rotated clockwise
- FIG. 5A is a diagram in which the arrow F is located at the position V.
- FIG. 6 is a diagram showing a table showing the states of one or more power generation elements and the first to fourth magnetic sensors 46, 48, 50, 52 at each rotation position.
- CCW Counter ClockWise
- CW LockWise
- FIG. 7 is a diagram showing a table showing a predetermined displacement of a predetermined rotation position of the rotation shaft 10.
- a position between the first magnet 20 and the second magnet 22 in the rotation direction of the rotation shaft 10 is indicated by a virtual arrow F. .. Specifically, the arrow F is at a position having a phase difference of 45 ° from the first magnet 20 and a position having a phase difference of 45 ° from the second magnet 22 in the rotation direction of the rotation shaft 10. ..
- the direction in which the first power generation element 24 is arranged when viewed from the axial center (center in the radial direction) of the substrate 18 is 0 ° (360 °) in the rotation direction of the rotation shaft 10.
- the position of 330 ° is referred to as position I
- the position of 240 ° is referred to as position II
- the position of 150 ° is referred to as position III
- the position of 60 ° is referred to as position IV.
- the position of 30 ° will be referred to as position V
- the position of 120 ° will be referred to as position VI
- the position of 210 ° will be referred to as position VII
- the position of 300 ° will be referred to as position VIII.
- the first power generation element 24 is magnetized by the first magnet 20 whose north pole is located outside the south pole, and the second power generation element 26 has the north pole located outside the south pole.
- the state of being magnetized by the first magnet 20 is described as a HIGH state.
- the first power generation element 24 is magnetized by the second magnet 22 whose S pole is located outside the N pole, and the second power generation element 26 has the S pole located outside the N pole.
- the state of being magnetized by the second magnet 22 is described as a LOW state.
- the first power generation element 24 and the second power generation element 26 generate power when the state changes from the HIGH state to the LOW state and when the state changes from the LOW state to the HIGH state.
- FIG. 6 the case of transitioning from the HIGH state to the LOW state to generate electricity is indicated by ⁇ , and the case of transitioning from the LOW state to the HIGH state to generate electricity is indicated by ⁇ .
- the first magnetic sensor 46 When the first magnet 20 or the second magnet 22 is located near the first magnetic sensor 46, the first magnetic sensor 46 outputs a high level signal, and the first magnet 20 and the second magnet 22 Is not located in the vicinity of the first magnetic sensor 46, the first magnetic sensor 46 will be described as outputting a low level signal.
- the second magnetic sensor 48 outputs a high level signal, and the first magnet 20 and the second magnet When 22 is not located in the vicinity of the second magnetic sensor 48, the second magnetic sensor 48 will be described as outputting a low level signal.
- the third magnetic sensor 50 When the first magnet 20 or the second magnet 22 is located in the vicinity of the third magnetic sensor 50, the third magnetic sensor 50 outputs a high level signal, and the first magnet 20 and the second magnet 22 are second. 3 When not located in the vicinity of the magnetic sensor 50, the third magnetic sensor 50 will be described as outputting a low level signal.
- the fourth magnetic sensor 52 When the first magnet 20 or the second magnet 22 is located in the vicinity of the fourth magnetic sensor 52, the fourth magnetic sensor 52 outputs a high level signal, and the first magnet 20 and the second magnet 22 are second. 4 When not located in the vicinity of the magnetic sensor 52, the fourth magnetic sensor 52 will be described as outputting a low level signal.
- the HIGH state, the LOW state, the high level and the low level are displayed as H, L, h, and l, respectively.
- the second magnet 22 is located near the first power generation element 24, and the first power generation element 24 is magnetized by the second magnet 22. ..
- the first power generation element 24 transitions from the HIGH state to the LOW state and generates power.
- the second power generation element 26 remains in the LOW state and does not generate power.
- at least a part of the first magnet 20 is within a range of 30 ° centered on the first magnetic sensitive portion 38 in the rotating direction of the rotating shaft 10. Is located, the first magnet 20 will be described as being located in the vicinity of the first power generation element 24.
- the second magnet 22 When at least a part of the second magnet 22 is located within a range of 30 ° centered on the first magnetic sensing portion 38, it is assumed that the second magnet 22 is located in the vicinity of the first power generation element 24. explain. The same applies to the second power generation element 26.
- the first to fourth magnetic sensors 46, 48, 50, 52 operate based on the electric power from the first power generation element 24.
- the first magnet 20 is located near the third magnetic sensor 50. Therefore, the third magnetic sensor 50 outputs a high level signal.
- the first magnet 20 and the second magnet 22 are not located in the vicinity of the first magnetic sensor 46, the second magnetic sensor 48, and the fourth magnetic sensor 52, and the first magnetic sensor 46 and the second magnetic sensor The 48 and the fourth magnetic sensor 52 output a low level signal.
- the first magnet 20 when viewed from the axial direction of the rotating shaft 10, at least a part of the first magnet 20 is within a range of 30 ° centered on the third magnetic sensor 50 in the rotating direction of the rotating shaft 10. If it is located, the first magnet 20 will be described as being located in the vicinity of the third magnetic sensor 50. When at least a part of the second magnet 22 is located within a range of 30 ° centered on the third magnetic sensor 50, it is assumed that the second magnet 22 is located in the vicinity of the third magnetic sensor 50. do. The same applies to the first magnetic sensor 46, the second magnetic sensor 48, and the fourth magnetic sensor 52.
- the first power generation element 24 when the arrow F is located at the position I, the first power generation element 24 generates power, the second power generation element 26 does not generate power, the third magnetic sensor 50 outputs a high level signal, and the third magnetic sensor 50 outputs a high level signal.
- the 1 magnetic sensor 46, the 2nd magnetic sensor 48, and the 4th magnetic sensor 52 output a low level signal. Therefore, in the information processing unit 82, the first power generation element 24 is generating power, the second power generation element 26 is not generating power, the third magnetic sensor 50 outputs a high level signal, and the first magnetic sensor 46 , The second magnetic sensor 48, and the fourth magnetic sensor 52 output a low level signal, it is determined that the arrow F is located near the position I.
- the first magnet 20 is located near the second power generation element 26, and the second magnet 20 is located.
- the power generation element 26 is magnetized by the first magnet 20.
- the second power generation element 26 transitions from the LOW state to the HIGH state and generates power.
- the first power generation element 24 remains in the LOW state and does not generate power.
- the first to fourth magnetic sensors 46, 48, 50, 52 operate based on the electric power from the second power generation element 26.
- the second magnet 22 is located near the third magnetic sensor 50. Therefore, the third magnetic sensor 50 outputs a high level signal.
- the first magnet 20 and the second magnet 22 are not located in the vicinity of the first magnetic sensor 46, the second magnetic sensor 48, and the fourth magnetic sensor 52, and the first magnetic sensor 46 and the second magnetic sensor The 48 and the fourth magnetic sensor 52 output a low level signal.
- the second power generation element 26 when the arrow F is located at the position II, the second power generation element 26 generates power, the first power generation element 24 does not generate power, the third magnetic sensor 50 outputs a high level signal, and the third magnetic sensor 50 outputs a high level signal.
- the 1 magnetic sensor 46, the 2nd magnetic sensor 48, and the 4th magnetic sensor 52 output a low level signal. Therefore, in the information processing unit 82, the second power generation element 26 is generating power, the first power generation element 24 is not generating power, the third magnetic sensor 50 outputs a high level signal, and the first magnetic sensor 46 , The second magnetic sensor 48, and the fourth magnetic sensor 52 output a low level signal, it is determined that the arrow F is located in the vicinity of the position II.
- the second magnet 22 is located near the second power generation element 26, and the second magnet 22 is located.
- the power generation element 26 is magnetized by the second magnet 22.
- the second power generation element 26 transitions from the HIGH state to the LOW state and generates power.
- the first power generation element 24 remains in the LOW state and does not generate power.
- the first to fourth magnetic sensors 46, 48, 50, 52 operate based on the electric power from the second power generation element 26.
- the first magnet 20 is located near the first magnetic sensor 46. Therefore, the first magnetic sensor 46 outputs a high level signal.
- the first magnet 20 and the second magnet 22 are not located in the vicinity of the second magnetic sensor 48, the third magnetic sensor 50, and the fourth magnetic sensor 52, and the second magnetic sensor 48 and the third magnetic sensor The 50 and the fourth magnetic sensor 52 output a low level signal.
- the second power generation element 26 when the arrow F is located at the position III, the second power generation element 26 generates power, the first power generation element 24 does not generate power, the first magnetic sensor 46 outputs a high level signal, and the first The 2 magnetic sensor 48, the 3rd magnetic sensor 50, and the 4th magnetic sensor 52 output a low level signal. Therefore, in the information processing unit 82, the second power generation element 26 is generating power, the first power generation element 24 is not generating power, the first magnetic sensor 46 outputs a high level signal, and the second magnetic sensor 48 , The third magnetic sensor 50, and the fourth magnetic sensor 52 output a low level signal, it is determined that the arrow F is located in the vicinity of the position III.
- the first magnet 20 is located near the first power generation element 24, and the first magnet 20 is located.
- the power generation element 24 is magnetized by the first magnet 20.
- the first power generation element 24 transitions from the LOW state to the HIGH state and generates power.
- the second power generation element 26 remains in the LOW state and does not generate power.
- the first to fourth magnetic sensors 46, 48, 50, 52 operate based on the electric power from the first power generation element 24.
- the second magnet 22 is located near the first magnetic sensor 46. Therefore, the first magnetic sensor 46 outputs a high level signal.
- the first magnet 20 and the second magnet 22 are not located in the vicinity of the second magnetic sensor 48, the third magnetic sensor 50, and the fourth magnetic sensor 52, and the second magnetic sensor 48 and the third magnetic sensor The 50 and the fourth magnetic sensor 52 output a low level signal.
- the first power generation element 24 when the arrow F is located at the position IV, the first power generation element 24 generates power, the second power generation element 26 does not generate power, the first magnetic sensor 46 outputs a high level signal, and the second The 2 magnetic sensor 48, the 3rd magnetic sensor 50, and the 4th magnetic sensor 52 output a low level signal. Therefore, in the information processing unit 82, the first power generation element 24 is generating power, the second power generation element 26 is not generating power, the first magnetic sensor 46 outputs a high level signal, and the second magnetic sensor 48 , The third magnetic sensor 50, and the fourth magnetic sensor 52 output a low level signal, it is determined that the arrow F is located in the vicinity of the position IV.
- the first power generation element 24 When the rotating shaft 10 further rotates counterclockwise and the arrow F is repositioned at the position I as shown in FIG. 4A, the first power generation element 24 generates power and the second power generation as described above.
- the element 26 does not generate electricity
- the third magnetic sensor 50 outputs a high level signal
- the first magnetic sensor 46, the second magnetic sensor 48, and the fourth magnetic sensor 52 output a low level signal.
- the information processing unit 82 increments the count value of the rotation speed. Specifically, the information processing unit 82 adds 1 to the count value of the current rotation speed. As a result, when the initial value of the count value is 0, the count value becomes 1, and it can be seen that the rotation axis 10 has rotated once counterclockwise. When the rotation shaft 10 further rotates once counterclockwise, the information processing unit 82 further adds 1 and the count value becomes 2. As a result, it can be seen that the rotation shaft 10 has rotated twice counterclockwise.
- the first magnet 20 is located near the first power generation element 24, and the first power generation element 24 is magnetized by the first magnet 20. ..
- the first power generation element 24 transitions from the LOW state to the HIGH state and generates power.
- the second power generation element 26 remains in the HIGH state and does not generate power.
- the first to fourth magnetic sensors 46, 48, 50, 52 operate based on the electric power from the first power generation element 24.
- the second magnet 22 is located in the vicinity of the second magnetic sensor 48. Therefore, the second magnetic sensor 48 outputs a high level signal.
- the first magnet 20 and the second magnet 22 are not located in the vicinity of the first magnetic sensor 46, the third magnetic sensor 50, and the fourth magnetic sensor 52, and the first magnetic sensor 46 and the third magnetic sensor 22 are not located.
- the 50 and the fourth magnetic sensor 52 output a low level signal.
- the first power generation element 24 when the arrow F is located at the position V, the first power generation element 24 generates power, the second power generation element 26 does not generate power, the second magnetic sensor 48 outputs a high level signal, and the second The 1 magnetic sensor 46, the 3rd magnetic sensor 50, and the 4th magnetic sensor 52 output a low level signal. Therefore, in the information processing unit 82, the first power generation element 24 is generating power, the second power generation element 26 is not generating power, the second magnetic sensor 48 outputs a high level signal, and the first magnetic sensor 46 , The third magnetic sensor 50, and the fourth magnetic sensor 52 output a low level signal, it is determined that the arrow F is located in the vicinity of the position V.
- the second magnet 22 is located near the second power generation element 26, and the second power generation is performed.
- the element 26 is magnetized by the second magnet 22.
- the second power generation element 26 transitions from the HIGH state to the LOW state and generates power.
- the first power generation element 24 remains in the HIGH state and does not generate power.
- the first to fourth magnetic sensors 46 to 52 operate based on the electric power from the second power generation element 26.
- the first magnet 20 is located in the vicinity of the second magnetic sensor 48. Therefore, the second magnetic sensor 48 outputs a high level signal.
- the first magnet 20 and the second magnet 22 are not located in the vicinity of the first magnetic sensor 46, the third magnetic sensor 50, and the fourth magnetic sensor 52, and the first magnetic sensor 46 and the third magnetic sensor 22 are not located.
- the 50 and the fourth magnetic sensor 52 output a low level signal.
- the second power generation element 26 when the arrow F is located at the position VI, the second power generation element 26 generates power, the first power generation element 24 does not generate power, the second magnetic sensor 48 outputs a high level signal, and the second The 1 magnetic sensor 46, the 3rd magnetic sensor 50, and the 4th magnetic sensor 52 output a low level signal. Therefore, in the information processing unit 82, the second power generation element 26 is generating power, the first power generation element 24 is not generating power, the second magnetic sensor 48 outputs a high level signal, and the first magnetic sensor 46 , The third magnetic sensor 50, and the fourth magnetic sensor 52 output a low level signal, it is determined that the arrow F is located in the vicinity of the position VI.
- the first magnet 20 is located near the second power generation element 26 and the second power generation is performed.
- the element 26 is magnetized by the first magnet 20.
- the second power generation element 26 transitions from the LOW state to the HIGH state and generates power.
- the first power generation element 24 remains in the HIGH state and does not generate power.
- the first to fourth magnetic sensors 46, 48, 50, 52 operate based on the electric power from the second power generation element 26.
- the arrow F is located at position VII
- the second magnet 22 is located near the fourth magnetic sensor 52. Therefore, the fourth magnetic sensor 52 outputs a high level signal.
- the first magnet 20 and the second magnet 22 are not located in the vicinity of the first magnetic sensor 46, the second magnetic sensor 48, and the third magnetic sensor 50, and the first magnetic sensor 46 and the second magnetic sensor are not located.
- the 48 and the third magnetic sensor 50 output a low level signal.
- the second power generation element 26 when the arrow F is located at the position VII, the second power generation element 26 generates power, the first power generation element 24 does not generate power, the fourth magnetic sensor 52 outputs a high level signal, and the second The 1 magnetic sensor 46, the 2nd magnetic sensor 48, and the 3rd magnetic sensor 50 output a low level signal. Therefore, in the information processing unit 82, the second power generation element 26 is generating power, the first power generation element 24 is not generating power, the fourth magnetic sensor 52 outputs a high level signal, and the first magnetic sensor 46 , The second magnetic sensor 48, and the third magnetic sensor 50 output a low level signal, it is determined that the arrow F is located in the vicinity of the position VII.
- the second magnet 22 is located near the first power generation element 24 and the first power generation is performed.
- the element 24 is magnetized by the second magnet 22.
- the first power generation element 24 transitions from the HIGH state to the LOW state and generates power.
- the second power generation element 26 remains in the HIGH state and does not generate power.
- the first to fourth magnetic sensors 46, 48, 50, 52 operate based on the electric power from the first power generation element 24.
- the arrow F is located at position VIII
- the first magnet 20 is located near the fourth magnetic sensor 52. Therefore, the fourth magnetic sensor 52 outputs a high level signal.
- the first magnet 20 and the second magnet 22 are not located in the vicinity of the first magnetic sensor 46, the second magnetic sensor 48, and the third magnetic sensor 50, and the first magnetic sensor 46 and the second magnetic sensor are not located.
- the 48 and the third magnetic sensor 50 output a low level signal.
- the first power generation element 24 when the arrow F is located at the position VIII, the first power generation element 24 generates power, the second power generation element 26 does not generate power, the fourth magnetic sensor 52 outputs a high level signal, and the second The 1 magnetic sensor 46, the 2nd magnetic sensor 48, and the 3rd magnetic sensor 50 output a low level signal. Therefore, in the information processing unit 82, the first power generation element 24 is generating power, the second power generation element 26 is not generating power, the fourth magnetic sensor 52 outputs a high level signal, and the first magnetic sensor 46 , The second magnetic sensor 48, and the third magnetic sensor 50 output a low level signal, it is determined that the arrow F is located near the position VIII.
- the first power generation element 24 When the rotating shaft 10 further rotates clockwise and the arrow F is repositioned at the position V as shown in FIG. 5A, the first power generation element 24 generates power and the second power generation element generates power as described above. 26 does not generate electricity, the second magnetic sensor 48 outputs a high level signal, and the first magnetic sensor 46, the third magnetic sensor 50, and the fourth magnetic sensor 52 output a low level signal.
- the information processing unit 82 decrements the count value of the rotation speed. Specifically, the information processing unit 82 subtracts 1 from the current count value. As a result, when the initial value of the count value is 0, the count value becomes -1, and it can be seen that the rotation axis 10 has rotated once clockwise. When the rotation shaft 10 further rotates once clockwise, the information processing unit 82 further subtracts 1 and the count value becomes -2. As a result, it can be seen that the rotating shaft 10 has rotated twice clockwise.
- the information processing unit 82 determines which of the first power generation element 24 and the second power generation element 26 is generating power, and the first magnetic sensor 46, the second magnetic sensor 48, and the third. Based on the detection results of the magnetic sensor 50 and the fourth magnetic sensor 52, the position of the arrow F, that is, the rotation position of the rotation shaft 10 and the rotation direction are determined.
- FIG. 7 is a diagram showing a table showing a predetermined displacement of a predetermined rotation position of the rotation shaft 10.
- the displacement that the rotating shaft 10 can take is predetermined.
- the rotation position this time indicates the rotation position of the rotation shaft 10 determined this time, and indicates the rotation position after displacement.
- the previous rotation position is a rotation position stored in the storage unit 84 that was determined last time, and indicates a rotation position before displacement.
- the previous first power generation indicates the rotation position when the first power generation element 24 last generated power before being located at the rotation position after the displacement.
- the previous second power generation indicates the rotation position when the second power generation element 26 last generated power before being located at the rotation position after the displacement.
- the displacement where the rotation position of the previous time is the position V, the rotation position of the previous time is the position VIII, the rotation position of the first power generation of the previous time is the position VIII, and the rotation position of the second power generation of the previous time is the position VII is determined.
- the count is decremented.
- the displacement is defined such that the rotation position is position I this time, the rotation position last time is position IV, the rotation position of the first power generation last time is position IV, and the rotation position of the second power generation last time is position III.
- the position of the arrow F is displaced from the position IV to the position I, the count is incremented.
- the position of the arrow F is displaced in this way, it can be seen that the arrow F has passed in the order of the position III, the position IV, and the position I, and it can be seen that the rotation axis 10 has rotated clockwise.
- the displacement is defined in which the rotation position this time is the position I, the rotation position last time is the position V, the rotation position of the first power generation last time is the position V, and the rotation position of the second power generation last time is the position VII.
- the count is incremented.
- the displacement is defined such that the rotation position this time is the position I, the rotation position last time is the position V, the rotation position of the first power generation last time is the position V, and the rotation position of the second power generation last time is the position III.
- the count is incremented.
- the displacement is defined in which the rotation position this time is the position V, the previous rotation position is the position VII, the rotation of the first power generation last time is the position I, and the rotation position of the second power generation last time is the position VII.
- the count is decremented.
- the displacement is defined in which the rotation position this time is the position V, the previous rotation position is the position VII, the rotation position of the first power generation last time is the position IV, and the rotation position of the second power generation last time is the position VII.
- the count is decremented.
- the arrow F is displaced in this way, it can be seen that the arrow F has passed in the order of position IV, position VI, position VII, position VIII, and position V.
- the first power generation element 24 should generate power when the arrow F is located at the position VIII, but the rotation position of the first power generation last time is the position IV. From this, it can be seen that the first power generation element 24 did not generate power when the arrow F was located at the position VIII, that is, RUNT was generated.
- a predetermined displacement of the rotation position of the rotation shaft 10 is defined.
- the information processing unit 82 determines that the rotation position is the position I this time and the rotation position is the position VIII last time, the displacement from the position VIII to the position I is not in the chart shown in FIG. Therefore, in the information processing unit 82, the displacement from the previously determined rotation position of the rotation shaft 10 stored in the storage unit 84 to the rotation position of the rotation shaft 10 determined this time is other than a predetermined displacement determined in advance. It is a displacement and is judged as an error.
- the information processing unit 82 stores error information related to the error in the storage unit 84.
- the rotation detector 14 according to the first embodiment has been described above.
- the rotation detector 14 in the present embodiment has the first magnet 20 and the second magnet 22 which rotate together with the rotation shaft 10 and are arranged with a first phase difference in the rotation direction of the rotation shaft 10, and the first magnet. It operates based on one or more power generation elements generated by the change in the magnetic field caused by the rotation of the magnet 20 and the second magnet 22 together with the rotating shaft 10, and the power generated by one or more power generation elements, and is generated by the first magnet 20.
- the first to fourth magnetic sensors 46, 48, 50, 52 for detecting the magnetic field generated by the second magnet 22 and the magnetic field generated by the second magnet 22 are provided, and the first magnet 20 has an N pole and a rotation axis 10 more than the N pole.
- the second magnet 22 has an S pole arranged inward in the radial direction of the magnet 22 and an N pole arranged inward in the radial direction of the rotation shaft 10 with respect to the S pole. ..
- the first magnet 20 and the second magnet 22 are arranged with a first phase difference from each other in the rotation direction of the rotation shaft 10, and the first magnet 20 has an N pole and a rotation axis rather than the N pole.
- the second magnet 22 has an S pole arranged inward in the radial direction of 10 and an N pole arranged inward in the radial direction of the rotation shaft 10 with respect to the S pole. ..
- one or more power generation elements generate power by changing the magnetic field due to the rotation of the first magnet 20 and the second magnet 22 together with the rotating shaft 10, and the first to fourth magnetic sensors 46, 48, 50, 52 generate electricity.
- the first to fourth magnetic sensors 46, 48, 50, 52 can be operated by at least one power generation element to detect the rotation position of the rotation shaft 10, so that the rotation detector 14 can be easily miniaturized. Can be transformed into.
- one or more power generation elements include a first power generation element 24 and a second power generation element 26 that are arranged with a second phase difference from each other in the rotation direction of the rotation shaft 10. Have.
- the number of times of power generation can be increased by rotating the first magnet 20 and the second magnet 22 together with the rotating shaft 10. Therefore, the number of times that the first to fourth magnetic sensors 46, 48, 50, 52 operate can be increased. As a result, it is possible to prevent the accuracy of detecting the rotation of the rotation shaft 10 from being lowered.
- the first phase difference and the second phase difference are different.
- the number of times of power generation due to the rotation of the first magnet 20 and the second magnet 22 together with the rotating shaft 10 can be further increased. Therefore, the number of times that the first to fourth magnetic sensors 46, 48, 50, 52 operate can be further increased. As a result, it is possible to further suppress a decrease in the accuracy of detecting the rotation of the rotation shaft 10.
- the first to fourth magnetic sensors 46, 48, 50, 52 are arranged with a phase difference in the rotation direction of the rotation shaft 10, and the axial direction of the rotation shaft 10 When viewed from, it does not overlap with one or more power generation elements.
- the rotation detector 14 in the present embodiment detects the power generation information indicating which of the one or more power generation elements generated power and the detection results of the first to fourth magnetic sensors 46, 48, 50, 52.
- An information processing unit 82 that determines the rotation position and rotation direction of the rotation shaft 10 by using information, and a storage unit 84 that stores the rotation position and rotation direction of the rotation shaft 10 are further provided.
- the rotation position (segment within one rotation such as positions I to VIII) and the rotation direction of the rotation shaft 10 can be uniquely determined, and the detected rotation position and rotation direction can be stored.
- the information processing unit 82 determines and determines the rotation position of the rotation shaft 10 by using the detection information each time one or more power generation elements generate power.
- the rotation position of the rotation shaft 10 is stored in the storage unit 84, and the rotation shaft 10 is stored based on the rotation position of the rotation shaft 10 determined this time and the rotation position of the rotation shaft 10 previously determined stored in the storage unit 84.
- the count value used to calculate the number of revolutions of is updated.
- the rotation shaft is updated by updating the count value used for calculating the rotation speed of the rotation shaft 10 based on the rotation position of the rotation shaft 10 determined this time and the rotation position of the rotation shaft 10 determined last time.
- the number of rotations of 10 can be calculated.
- the information processing unit 82 displaces the rotation shaft 10 determined this time from the rotation position of the rotation shaft 10 previously determined stored in the storage unit 84 to the rotation position. However, if the displacement is other than the predetermined displacement, it is determined that the displacement is an error, and the error information related to the error is stored in the storage unit 84.
- the displacement of the rotating shaft 10 determined this time from the previously determined rotational position of the rotating shaft 10 to the rotational position of the rotating shaft 10 determined this time is a displacement other than a predetermined predetermined displacement, it is determined as an error. Therefore, it is possible to detect an abnormality such as that one or more power generation elements do not generate power normally and the rotation position is determined.
- the information processing unit 82 determines the rotation position of the rotation shaft 10 using the detection information, and associates the rotation position of the rotation shaft 10 with the power generation information to store the storage unit 84. To memorize.
- the rotation detector 14 further includes a substrate 18 extending in a direction orthogonal to the axial direction of the rotating shaft 10 and arranged at an interval from one end in the axial direction of the rotating shaft 10.
- the first to fourth magnetic sensors 46, 48, 50, 52 are arranged on the main surface of the substrate 18 on the rotating shaft 10 side, and one or more power generating elements are on the main surface of the substrate 18 opposite to the rotating shaft 10. Is placed in.
- the first to fourth magnetic sensors 46, 48, 50, 52 can be easily arranged near the first magnet 20 and the second magnet 22 that rotate together with the rotation shaft 10. Therefore, the first to fourth magnetic sensors 46, 48, 50, and 52 make it easier to detect the magnetic fields generated by the first magnet 20 and the second magnet 22.
- FIG. 8 is a diagram showing a rotation detector 14a according to the second embodiment.
- the control circuit 36 and the like are not shown, and the reflection pattern 92 is shown in cross section.
- the rotation detector 14a is mainly different from the rotation detector 14 in that it further includes a reflective optical sensor 88. In the following description, the differences from the rotation detector 14 will be mainly described.
- the rotation detector 14a further includes a reflection type optical sensor 88.
- the optical sensor 88 is an optical encoder having a light receiving / receiving element 90 and a reflection pattern 92 and detecting the rotational position of the rotating shaft 10.
- the light emitting / receiving element 90 is arranged on the main surface of the substrate 18 on the rotating plate 16 side, and operates based on the electric power from an external power source (not shown).
- the light emitting / receiving element 90 is arranged outside the first to fourth magnetic sensors 46, 48, 50, 52 in the radial direction of the rotating shaft 10.
- the light receiving / receiving element 90 faces the reflection pattern 92 in the axial direction of the rotating shaft 10 and emits light toward the reflection pattern 92.
- the light receiving / receiving element 90 receives the light reflected by the reflection pattern 92.
- the light reflected by the reflection pattern 92 changes according to the rotation position of the rotation shaft 10.
- the optical sensor 88 detects the rotational position of the rotating shaft 10 based on the light reflected by the reflection pattern 92.
- the light emitting / receiving element 90 corresponds to the light emitting element and the light receiving element.
- the reflection pattern 92 is arranged on the main surface of the rotating plate 16 on the substrate 18 side.
- the reflection pattern 92 is arranged along the rotation direction of the rotation shaft 10 and is annular.
- the reflection pattern 92 has a reflection region that easily reflects light and a non-reflection region that hardly reflects light.
- the reflective regions and the non-reflective regions are alternately arranged in the rotation direction of the rotation shaft 10.
- the first magnet 20 and the second magnet 22 are arranged on the main surface of the rotating plate 16 opposite to the substrate 18.
- the first magnet 20 and the second magnet 22 are arranged so as to overlap the reflection pattern 92 when viewed from the axial direction of the rotating shaft 10.
- the information processing unit 82 is stored in the storage unit 84 when the optical sensor 88 changes from a non-power supply state in which power is not supplied from an external power source to a power supply state in which power is supplied from an external power source.
- the rotation position of the rotation shaft 10 is determined based on the latest rotation position of the rotation shaft 10 and the rotation position of the rotation shaft 10 detected by the optical sensor 88.
- the rotation position of the rotation shaft 10 is determined, and the determined rotation position of the rotation shaft 10 is stored in the storage unit 84.
- the latest rotation position stored in the storage unit 84 is the position before the rotation shaft 10 rotates within the range in which the first power generation element 24 and the second power generation element 26 do not generate power. Therefore, there is a difference between the rotation position detected by the optical sensor 88 and the latest rotation position stored in the storage unit 84.
- the information processing unit 82 updates the latest rotation position stored in the storage unit 84 based on the rotation position detected by the optical sensor 88, and the latest rotation position stored in the storage unit 84. And the rotation position detected by the optical sensor 88 are matched. As described above, the information processing unit 82 has the rotation shaft 10 based on the latest rotation position of the rotation shaft 10 stored in the storage unit 84 and the rotation position of the rotation shaft 10 detected by the optical sensor 88. The rotation position of is determined, and the latest rotation position stored in the storage unit 84 is updated according to the determination result.
- the rotation position of the rotation shaft 10 determined by the information processing unit 82 based on the detection information should substantially match the rotation position detected by the optical sensor 88.
- the information processing unit 82 determines. Judge as an error.
- FIG. 9 is a diagram showing a modified example of the rotation detector 14a according to the second embodiment.
- the first magnet 20 and the second magnet 22 may be arranged on the main surface of the rotating plate 16 on the substrate 18 side.
- the first magnet 20 and the second magnet 22 are arranged inward of the reflection pattern 92 in the radial direction of the rotating shaft 10.
- the first magnet 20 and the second magnet 22 may be arranged outside the reflection pattern 92 in the radial direction of the rotating shaft 10.
- the rotation detector 14a according to the second embodiment has been described above.
- the rotation detector 14a in the present embodiment includes a light receiving / receiving element 90 that is driven based on the electric power from the power source, and further includes an optical sensor 88 that detects the rotational position of the rotating shaft 10.
- An optical sensor When the 88 is in the power supply state in which the power is supplied from the power supply from the non-power supply state in which the power supply is not received from the power supply, the information processing unit 82 changes the latest rotating shaft 10 stored in the storage unit 84. The rotation position of the rotation shaft 10 is determined based on the rotation position of the rotation shaft 10 and the rotation position of the rotation shaft 10 detected by the optical sensor 88.
- the information processing unit 82 has a rotation shaft based on the latest rotation position of the rotation shaft 10 stored in the storage unit 84 and the rotation position of the rotation shaft 10 detected by the optical sensor 88.
- the rotation position of 10 is determined. Therefore, the rotation position of the rotation shaft 10 can be detected more accurately.
- the information processing unit 82 determines the rotation position of the rotation shaft 10 using the detection information and the rotation position of the rotation shaft 10 detected by the optical sensor 88. If the difference is larger than the predetermined value, it is determined as an error.
- FIG. 10 is a diagram showing a rotation detector 14b according to the third embodiment.
- the control circuit 36 and the like are not shown, and the transmission pattern 102 is shown in cross section.
- the rotation detector 14b is mainly different from the rotation detector 14 in that it further includes a transmissive optical sensor 94. In the following description, the differences from the rotation detector 14 will be mainly described.
- the rotation detector 14b further includes a transmission type optical sensor 94.
- the optical sensor 94 is an optical encoder having a substrate 96, a light emitting element 98, a light receiving element 100, and a transmission pattern 102, and detecting the rotational position of the rotating shaft 10.
- the substrate 96 is arranged on the side of the rotating plate 16 opposite to the substrate 18 in the axial direction of the rotating shaft 10, and faces the rotating plate 16 at intervals.
- the substrate 96 is electrically connected to the substrate 18 via the connector 104.
- the light emitting element 98 is arranged on the main surface of the substrate 96 on the rotating plate 16 side.
- the light emitting element 98 faces the transmission pattern 102 in the axial direction of the rotation shaft 10 and emits light toward the transmission pattern 102.
- the rotating plate 16 transmits light from the light emitting element 98.
- the light receiving element 100 is arranged on the main surface of the substrate 18 on the rotating plate 16 side.
- the light receiving element 100 is arranged outside the first to fourth magnetic sensors 46, 48, 50, 52 in the radial direction of the rotating shaft 10.
- the light receiving element 100 faces the transmission pattern 102 in the axial direction of the rotating shaft 10.
- the light receiving element 100 receives the light emitted from the light emitting element 98 and transmitted by the transmission pattern 102.
- the light transmitted by the transmission pattern 102 changes according to the rotation position of the rotation shaft 10.
- the optical sensor 94 detects the rotational position of the rotating shaft 10 based on the light transmitted by the transmission pattern 102.
- the transmission pattern 102 is arranged on the main surface of the rotating plate 16 on the substrate 18 side.
- the transmission pattern 102 is arranged along the rotation direction of the rotation shaft 10 and is annular.
- the transmission pattern 102 has a plurality of slits (not shown) that allow light to pass through.
- the plurality of slits are arranged side by side in the rotation direction of the rotation shaft 10.
- the first magnet 20 and the second magnet 22 are arranged on the main surface of the rotating plate 16 opposite to the substrate 18.
- the information processing unit 82 changes from a non-power supply state in which the optical sensor 94 does not receive power from an external power source to a power supply state in which power is supplied from an external power source.
- the rotation position of the rotation shaft 10 is determined based on the latest rotation position of the rotation shaft 10 stored in the storage unit 84 and the rotation position of the rotation shaft 10 detected by the optical sensor 94. ..
- the information processing unit 82 differs between the rotation position of the rotation shaft 10 determined based on the detection information and the rotation position detected by the optical sensor 94 in the power supply state. However, if it is larger than a predetermined value, it is determined as an error.
- FIG. 11 is a diagram showing a modified example of the rotation detector 14b according to the third embodiment.
- the first magnet 20 and the second magnet 22 may be arranged on the main surface of the rotating plate 16 on the substrate 18 side.
- the first magnet 20 and the second magnet 22 are arranged inward of the transmission pattern 102 in the radial direction of the rotating shaft 10.
- the first magnet 20 and the second magnet 22 may be arranged outside the transmission pattern 102 in the radial direction of the rotating shaft 10.
- the rotation detector 14b according to the third embodiment has been described above.
- the rotation detector 14b it has the same action and effect as the rotation detector 14a.
- FIG. 12 is a diagram showing a rotating plate 16 of the rotation detector 14c according to the fourth embodiment.
- the rotation detector 14c is mainly different from the rotation detector 14 in that it further has a first counterweight 106 and a second counterweight 108. In the following description, the differences from the rotation detector 14 will be mainly described.
- the rotation detector 14c further has a first counterweight 106 and a second counterweight 108.
- the first counterweight 106, the second counterweight 108, the first magnet 20, and the second magnet 22 have the same weight as each other.
- the position of the center of gravity of the first counterweight 106, the second counterweight 108, the first magnet 20 and the second magnet 22 is located on the axis A of the rotation axis 10.
- the first counterweight 106 has a phase difference of 180 ° from the first magnet 20 and a phase difference of 90 ° from the second magnet 22, and has a main surface of the rotating plate 16 on the substrate 18 side. It is located in.
- the second counterweight 108 has a phase difference of 90 ° from the first magnet 20 and has a phase difference of 180 ° from the second magnet 22 and is arranged on the main surface of the rotating plate 16 on the substrate 18 side.
- the rotation detector 14c according to the fourth embodiment has been described above.
- the rotation detector 14c in the present embodiment further includes a first counterweight 106 and a second counterweight 108.
- the position of the center of gravity of the first magnet 20, the second magnet 22, the first counterweight 106, and the second counterweight 108 is located on the axis A of the rotation axis 10. Arranged to be located.
- the rotation axis 10 Since the position of the center of gravity of the first magnet 20, the second magnet 22, the first counterweight 106, and the second counterweight 108 is located on the axis A of the rotation axis 10, the rotation axis 10 It is possible to prevent the rotation from becoming unbalanced.
- FIG. 13 is a diagram showing a rotating plate 16 of the rotation detector 14d according to the fifth embodiment.
- the rotation detector 14d is mainly the rotation detector 14c in that it has a first counterweight 110 instead of the first counterweight 106 and a second counterweight 112 instead of the second counterweight 108. Different to. In the following description, the differences from the rotation detector 14c will be mainly described.
- the rotation detector 14d has a first counterweight 110 instead of the first counterweight 106 and a second counterweight 112 instead of the second counterweight 108.
- the first counterweight 110 and the second counterweight 112 are members containing a magnetic material as a main component and containing 50% or more of the magnetic material.
- the first counterweight 110 is a magnet having an N pole and an S pole located inward in the radial direction of the rotation shaft 10 with respect to the N pole.
- the second counterweight 112 is a magnet having an S pole and an N pole located inward in the radial direction of the rotation shaft 10 with respect to the S pole.
- the rotation detector 14d according to the fifth embodiment has been described above.
- the first counterweight 110 and the second counterweight 112 are members containing 50% or more of magnetic material.
- the angle interval is adjusted by equalizing the angle interval in which the voltage pulse induced at both ends of the first coil 40 wound around the first magnetic sensitive portion 38 (Wiegand wire) is generated. Can be done.
- the angle interval can be adjusted by equalizing the angle interval in which the voltage pulse induced at both ends of the second coil 44 wound around the second magnetic sensitive portion 42 (Wiegand wire) is generated. ..
- the first counterweight 110 and the second counterweight 112 do not have to be magnets, and may be members whose main component is a magnetic material.
- FIG. 14A and 14B are views showing another example of the arrangement of the first magnet and the second magnet, in which FIG. 14A is an arrangement in which the first phase difference is 45 °, and FIG. 14B is an arrangement in which the first phase difference is 130.
- the arrangement in which ° is, (c) shows the arrangement in which the first phase difference is 180 °.
- the first phase difference may be smaller than 90 ° or 45 °.
- the first phase difference may be larger than 90 °, may be 130 ° as shown in FIG. 14 (b), or may be 180 ° as shown in FIG. 14 (c). ..
- the rotation detectors 14 to 14d have the first power generation element 24 and the second power generation element 26, and the second phase difference between the first power generation element 24 and the second power generation element 26 is 180.
- the case of ° has been described, but the present invention is not limited to this.
- 15A and 15B are views showing another example of the arrangement of one or more power generation elements, in which FIG. 15A is an arrangement in which the second phase difference is 90 °, and FIG. 15B is an arrangement in which the second phase difference is 120 °.
- (C) is an arrangement in which the second phase difference is 150 °
- (d) is an arrangement in which the second phase difference is 60 °
- (e) is an arrangement in which the second power generation element 26 is not provided. Is shown.
- the second phase difference may be 90 ° as shown in FIG. 15 (a) or 120 ° as shown in FIG. 15 (b).
- the second phase difference may be 150 ° as shown in FIG. 15 (c) or 60 ° as shown in FIG. 15 (d).
- the rotation detector does not have to have the second power generation element 26.
- the information processing unit may determine the rotation position and rotation direction of the rotation axis based on the detection results of a plurality of magnetic sensors without using the power generation information.
- FIG. 16A and 16B are views showing another example of arrangement of a plurality of magnetic sensors, in which FIG. 16A is an arrangement in which the rotation detector does not have the fourth magnetic sensor 52, and FIG. 16B is an arrangement in which the rotation detector is arranged.
- the arrangement without the first magnetic sensor 46 and the fourth magnetic sensor 52, (c) shows the arrangement in which the rotation detector further has the third power generation element 116.
- the rotation detector does not have to have the fourth magnetic sensor 52.
- FIG. 16A shows the arrangement in which the rotation detector does not have to have the fourth magnetic sensor 52.
- the rotation detector may not have the first magnetic sensor 46 and the fourth magnetic sensor 52. As shown in FIG. 16 (c), the rotation detector is arranged at a position having a phase difference of 135 ° from the first power generation element 24 and a phase difference of 45 ° from the second power generation element 26. 3
- the power generation element 116 may be further provided.
- FIG. 17 is a diagram showing a rotation detector according to another embodiment. As shown in FIG. 17, the rotation detector does not have the second power generation element 26, the second magnetic sensor 48, and the third magnetic sensor 50, and the first magnet 20 and the second magnet 22 are the first.
- the phase difference may be 130 °.
- FIG. 18 is a diagram showing a rotation detector according to another embodiment, and in FIG. 18A, the first to fourth magnetic sensors 46, 48, 50, 52 are opposite to the rotating plate 16 of the substrate 18.
- the configuration (b) arranged on the main surface on the side shows the configuration in which the first power generation element 24 and the second power generation element 26 are arranged on the main surface of the substrate 18 on the rotating plate 16 side.
- the first to fourth magnetic sensors 46, 48, 50, 52 may be arranged on the main surface of the substrate 18 opposite to the rotating plate 16.
- the first power generation element 24 and the second power generation element 26 are arranged on the main surface of the substrate 18 on the rotating plate 16 side, and the control circuit 36 is connected to the rotating plate 16 of the substrate 18. May be placed on the opposite main surface.
- the rotation detector according to the present disclosure can be used for detecting the rotation of the rotating shaft of a motor that rotationally drives a load.
- Rotating shaft 12 Case 14, 14a, 14b, 14c, 14d Rotation detector 16 Rotating plate 18 Substrate 20 1st magnet 22 2nd magnet 24 1st power generation element 26 2nd power generation element 36 Control circuit 38 1st magnetic sensor 40 1st coil 42 2nd magnetic sensor 44 2nd coil 46 1st magnetic sensor 48 2nd magnetic sensor 50 3rd magnetic sensor 52 4th magnetic sensor 54 Full-wave rectifier 56 Voltage Regulator 58 Disconnection diagnosis unit 60 Backflow prevention switch 62 Full-wave rectifier 64 Voltage regulator 66 Disconnection diagnosis unit 68 Backflow prevention switch 70, 72, 74, 76, 78, 80 Comparator 82 Information processing unit 84 Storage unit 86 Communication unit 88, 94 Optical sensor 90 Light receiving element 92 Reflection pattern 96 Substrate 98 Light emitting element 100 Light receiving element 102 Transmission pattern 104 Connector 106,110 1st counter weight 108, 112 2nd counter weight
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Abstract
回転検出器は、回転軸とともに回転し、回転軸の回転方向に第1位相差を持って配置される第1磁石および第2磁石と、第1磁石および第2磁石が回転軸とともに回転することによる磁界の変化によって発電する1以上の発電素子と、1以上の発電素子が発電した電力に基づいて動作し、第1磁石によって発生する磁界および第2磁石によって発生する磁界を検出する第1~第4磁気センサとを備え、第1磁石は、N極と、N極よりも回転軸の径方向の内方に配置されるS極とを有し、第2磁石は、S極と、S極よりも回転軸の径方向の内方に配置されるN極とを有する。
Description
本開示は、回転検出器に関する。本開示は、特に回転軸の回転を検出する回転検出器に関する。
従来、モータの回転軸の回転を検出する回転検出器が知られている。たとえば、特許文献1には、シャフトに設けられた円板形状の磁石と、磁性ワイヤおよびピックアップコイルで構成される3つの発電部とを備え、3つの発電部は、磁石の端面側に構成された仮想的な三角形の複数の辺にそれぞれ配置されている回転検出器が開示されている。
しかしながら、特許文献1の回転検出器は、3つ以上の発電部が必要であり、小型化が困難である。
そこで、本開示は、容易に小型化できる回転検出器を提供することを目的とする。
本開示の一態様に係る回転検出器は、回転軸とともに回転し、前記回転軸の回転方向に互いに第1位相差を持って配置される第1磁石および第2磁石と、前記第1磁石および前記第2磁石が前記回転軸とともに回転することによる磁界の変化によって発電する1以上の発電素子と、前記1以上の発電素子が発電した電力に基づいて動作し、前記第1磁石によって発生する磁界および前記第2磁石によって発生する磁界を検出する複数の磁気センサとを備え、前記第1磁石は、第1のN極と、前記第1のN極よりも前記回転軸の径方向の内方に配置される第1のS極とを有し、前記第2磁石は、第2のS極と、前記第2のS極よりも前記回転軸の径方向の内方に配置される第2のN極とを有する。
本開示の一態様に係る回転検出器によれば、容易に小型化できる。
以下、本開示の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、工程及び工程の順序等は、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
[実施の形態1]
(回転検出器の構成)
以下、実施の形態1に係る回転検出器14について、図面を参照しながら説明する。
(回転検出器の構成)
以下、実施の形態1に係る回転検出器14について、図面を参照しながら説明する。
図1は、実施の形態1に係る回転検出器14を備えるモータ1を示す図である。図2は、図1の回転検出器14の基板18及び回転板16を示す図である。図2において、(a)は、図1の回転検出器14の基板18を示し、(b)は、図1の回転検出器14の回転板16を示す。なお、図1では、ケース12を断面で示している。図1および図2を参照して、実施の形態1に係る回転検出器14、および回転検出器14を備えるモータ1の構成について説明する。
図1に示すように、モータ1は、本体4と、回転子6と、固定子8と、回転軸10と、ケース12と、回転検出器14とを備える。なお、回転軸10の軸方向とは、図1の矢印Xで示す方向である。回転軸10の径方向とは、図2の矢印Yで示す方向である。回転軸10の周方向とは、図2の矢印Zで示す方向である。回転軸10の径方向及び周方向は、軸方向と直交する。
回転子6および固定子8は、本体4に収容されている。回転子6は、固定子8に対して回転する。
回転軸10は、円柱状等の棒状である。回転軸10は、回転子6に固定されている。回転軸10は、回転軸10の軸心A回りに回転する。たとえば、回転軸10は、モータ1に電力が供給されると、当該電力に基づいて、回転子6とともに軸心Aを回転中心として回転する。回転軸10の回転方向は、回転軸10の周方向と一致する(図2の矢印Zを参照)。回転軸10の軸方向の一端部には、回転検出器14が設けられている。回転軸10の軸方向の他端部には、回転軸10の回転によって回転駆動される負荷(図示せず)等が取り付けられる。たとえば、回転軸10は、鉄等の磁性体金属によって形成されている。
ケース12は、回転軸10の軸方向の一端部、および回転検出器14を覆うように、本体4に取り付けられている。たとえば、ケース12は、鉄等の磁性体金属によって形成されている。
回転検出器14は、回転軸10の回転を検出する。具体的には、回転検出器14は、回転軸10の回転位置、回転軸10の回転方向、および回転軸10の回転数等を検出する。たとえば、回転検出器14は、アブソリュートエンコーダである。回転検出器14は、上述したように、回転軸10の軸方向の一端部に設けられている。図1および図2に示すように、回転検出器14は、回転板16と、基板18と、第1磁石20と、第2磁石22と、後述する1以上の発電素子(24,26)と、後述する複数の磁気センサ(46,48,50,52)と、制御回路36とを有する。
回転板16は、回転軸10の軸方向に直交する方向に延びる。具体的には、回転板16は、回転軸10の軸方向に直交する方向に延びる主面を有する円板状である。回転板16は、回転軸10の軸方向から見たとき円形である。回転板16は、回転軸10の軸方向の一端部に取り付けられている。回転板16の軸心と回転軸10の軸心Aとは、一致している。回転板16は、回転軸10とともに回転する。
基板18は、回転軸10の軸方向に直交する方向に延びる。具体的には、基板18は、回転軸10の軸方向に直交する方向に延びる主面を有する円板状である。基板18は、回転軸10の軸方向から見たとき円形である。基板18は、回転軸10の軸方向において、回転軸10の一端部および回転板16と間隔を空けて配置され、回転板16と対向している。基板18の軸心と回転軸10の軸心Aとは、一致している。基板18は、ケース12の内面に固定されており、回転軸10とともに回転しない。
第1磁石20および第2磁石22は、回転軸10の回転方向において、互いに第1位相差を持って配置されている。第1位相差は、90°である。第1磁石20および第2磁石22は、回転軸10の回転方向において、90°ずれた位置に配置されている。ここでは、第1位相差は、回転軸10の径方向に延びかつ第1磁石20の幅方向の中心を通る中心線Bと、回転軸10の径方向に延びかつ第2磁石22の幅方向の中心を通る中心線Cとがなす角度である。言い換えると、ここでは、第1位相差は、第1磁石20の磁極が並ぶ方向(回転軸10の径方向)に直交する方向における第1磁石20の中心を通り、かつ回転軸10の径方向に延びる中心線Bと、第2磁石22の磁極が並ぶ方向(回転軸10の径方向)に直交する方向における第2磁石22の中心を通り、かつ回転軸10の径方向に延びる中心線Cとがなす角度である。
第1磁石20は、回転軸10の径方向に延びかつ棒状の磁石である。第1磁石20は、回転板16の基板18側の主面に配置されている。第1磁石20は、N極と、当該N極よりも回転軸10の径方向の内方に配置されるS極とを有する。このように、第1磁石20は、回転軸10の径方向にN極とS極とが並ぶように、配置されている。第1磁石20は、回転軸10が回転すると、回転板16、第2磁石22、および回転軸10とともに回転する。
第2磁石22は、回転軸10の径方向に延びかつ棒状の磁石である。第2磁石22は、回転板16の基板18側の主面に配置されている。第2磁石22は、上述したように第1磁石20と第1位相差を持って配置されている。第2磁石22は、回転軸10の回転方向において、第1磁石20と間隔を空けて配置されている。第2磁石22は、回転軸10方向に第1磁石20と並んで配置されている。第2磁石22は、S極と、当該S極よりも回転軸10の径方向の内方に配置されるN極とを有する。このように、第2磁石22は、回転軸10の径方向にN極とS極とが並ぶように、配置されている。第2磁石22は、回転軸10が回転すると、回転板16、第1磁石20、および回転軸10とともに回転する。
1以上の発電素子は、第1発電素子24と、第2発電素子26とを有する。第1発電素子24および第2発電素子26は、第1磁石20および第2磁石22が回転軸10とともに回転することによる磁界の変化によって、発電する。第1発電素子24および第2発電素子26は、回転軸10の回転方向において、互いに第2位相差を持って配置されている。第2位相差は、180°であり、第1発電素子24および第2発電素子26は、回転軸10の回転方向において、180°ずれた位置に配置されている。ここでは、第2位相差は、回転軸10の径方向に延びかつ第1感磁部38(後述)の中心(軸心)を通る中心線Dと、回転軸10の径方向に延びかつ第2感磁部42(後述)の中心(軸心)を通る中心線Eとがなす角度である。第2位相差と第1位相差とは異なっている。
第1発電素子24は、回転軸10の径方向に延び、基板18の回転軸10とは反対側(回転板16とは反対側)の主面に配置されている。第1発電素子24は、第1感磁部38と、第1感磁部38に巻回される第1コイル40とを有する。第1感磁部38は、回転軸10の径方向に延びる磁性体である。第1感磁部38は、基板18の回転板16とは反対側に位置している。たとえば、第1感磁部38は、大バルクハウゼン効果を発現させる磁性体であり、回転軸10の径方向に延びるウィーガントワイヤである。ウィーガントワイヤは、所定値以上の磁界がウィーガントワイヤの長手方向に沿って印加されると、磁化方向が長手方向の一方に向かうように揃う磁性体である。ウィーガントワイヤの長手方向に沿って流れる磁束の向きが変化すると、ウィーガントワイヤの磁化方向が跳躍的に反転し、ウィーガントワイヤに巻回されているコイルの両端に電圧パルスが誘起される。このようにして、第1発電素子24は、発電する。
第2発電素子26は、回転軸10の径方向に延び、基板18の回転軸10とは反対側(回転板16とは反対側)の主面に配置されている。第2発電素子26は、第2感磁部42と、第2感磁部42に巻回される第2コイル44とを有する。第2感磁部42は、回転軸10の径方向に延びる磁性体である。第2感磁部42は、基板18の回転板16とは反対側に位置している。たとえば、第2感磁部42は、大バルクハウゼン効果(large Barkhausen effect)を発現させる磁性体であり、回転軸10の径方向に延びるウィーガントワイヤ(Wiegand wire)である。第2発電素子26は、第1発電素子24と同じように発電する。
複数の磁気センサは、第1磁気センサ46と、第2磁気センサ48と、第3磁気センサ50と、第4磁気センサ52とを有する。第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、第3磁気センサ50、および第4磁気センサ52の各々は、第1発電素子24が発電した場合、第1発電素子24からの電力に基づいて動作し、第1磁石20によって発生する磁界および第2磁石22によって発生する磁界を検出する。第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、第3磁気センサ50、および第4磁気センサ52の各々は、第2発電素子26が発電した場合、第2発電素子26からの電力に基づいて動作し、第1磁石20によって発生する磁界および第2磁石22によって発生する磁界を検出する。
第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、第3磁気センサ50、および第4磁気センサ52は、基板18の回転軸10側(回転板16側)の主面に配置されている。第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、第3磁気センサ50、および第4磁気センサ52は、回転軸10の回転方向に位相差を持って配置されている。第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、第3磁気センサ50、および第4磁気センサ52は、回転軸10の回転方向に並んで配置されている。第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、第3磁気センサ50、および第4磁気センサ52は、回転軸10の軸方向から見たとき、第1発電素子24および第2発電素子26と重ならない。具体的には、第1磁気センサ46は、第1感磁部38と120°の位相差を持って配置されており、第2感磁部42と60°の位相差を持って配置されている。第2磁気センサ48は、第1感磁部38と60°の位相差を持って配置されており、第2感磁部42と120°の位相差を持って配置されており、第1磁気センサ46と60°の位相差を持って配置されている。第3磁気センサ50は、第1感磁部38と60°の位相差を持って配置されており、第2感磁部42と120°の位相差を持って配置されており、第1磁気センサ46と180°の位相差を持って配置されている。第4磁気センサ52は、第1感磁部38と120°の位相差を持って配置されており、第2感磁部42と60°の位相差を持って配置されており、第1磁気センサ46と120°の位相差を持って配置されている。
制御回路36は、基板18の回転軸10側(回転板16側)の主面の中央に配置されている。制御回路36は、第1発電素子24等と電気的に接続されている。制御回路36の詳細については、後述する。
図3は、図1の回転検出器14の機能構成を示すブロック図である。図3を参照して、回転検出器14の機能構成について説明する。
制御回路36は、全波整流部54と、電圧レギュレータ56と、断線診断部58と、逆流防止スイッチ60とを有する。
全波整流部54は、第1発電素子24に接続されており、第1発電素子24で発電された電圧パルスを整流する。
電圧レギュレータ56は、グランド電位を基準電位とし、全波整流部54の出力電圧で充電されたキャパシタの端子間電圧を入力電圧として、一定の電圧を出力する。電圧レギュレータ56の出力電圧は、第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、第3磁気センサ50、第4磁気センサ52、および情報処理部82(後述)等に供給される(図3の黒いひし形を参照)。電圧レギュレータ56から電圧が出力されるのは、第1発電素子24が発電して電圧パルスを発生させている期間である。すなわち、第1発電素子24が発電して電圧パルスを発生させている期間において、電圧レギュレータ56からの電圧が第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、第3磁気センサ50、第4磁気センサ52、および情報処理部82等に供給され、これらが動作する。たとえば、電圧レギュレータ56は、LDO(Low Drop Out)レギュレータである。
断線診断部58は、全波整流部54の入力端子に接続され、断線の有無を診断する。
逆流防止スイッチ60は、全波整流部54と電圧レギュレータ56との間に直列に接続され、電圧レギュレータ56から全波整流部54に電流が流れることを防止する。
制御回路36は、全波整流部62と、電圧レギュレータ64と、断線診断部66と、逆流防止スイッチ68とをさらに有する。
全波整流部62は、第2発電素子26に接続されており、第2発電素子26で発電された電圧パルスを整流する。
電圧レギュレータ64は、グランド電位を基準電位とし、全波整流部62の出力電圧で充電されたキャパシタの端子間電圧を入力電圧として、一定の電圧を出力する。電圧レギュレータ64の出力電圧は、第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、第3磁気センサ50、第4磁気センサ52、および情報処理部82(後述)等に供給される(図3の黒いひし形を参照)。電圧レギュレータ64から電圧が出力されるのは、第2発電素子26が発電して電圧パルスを発生させている期間である。すなわち、第2発電素子26が発電して電圧パルスを発生させている期間において、電圧レギュレータ64からの電圧が第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、第3磁気センサ50、第4磁気センサ52、および情報処理部82等に供給され、これらが動作する。たとえば、電圧レギュレータ64は、LDO(Low Drop Out)レギュレータである。
断線診断部66は、全波整流部62の入力端子に接続され、断線の有無を診断する。
逆流防止スイッチ68は、全波整流部62と電圧レギュレータ64との間に直列に接続され、電圧レギュレータ64から全波整流部62に電流が流れることを防止する。
制御回路36は、コンパレータ70,72,74,76,78,80と、情報処理部82と、記憶部84と、通信部86とをさらに有する。
コンパレータ70は、第1磁気センサ46の検出信号を受信して所定の電圧値と比較し、比較結果である出力電圧を、情報処理部82に出力する。コンパレータ72は、第2磁気センサ48の検出信号を受け取って所定の電圧値と比較し、比較結果である出力電圧を、情報処理部82に出力する。コンパレータ74は、第3磁気センサ50の検出信号を受け取って所定の電圧値と比較し、比較結果である出力電圧を、情報処理部82に出力する。コンパレータ76は、第4磁気センサ52の検出信号を受け取って所定の電圧値と比較し、比較結果である出力電圧を、情報処理部82に出力する。
コンパレータ78は、電圧レギュレータ56の出力電圧を受け取って所定の電圧値と比較し、比較結果である出力電圧を、情報処理部82に出力する。コンパレータ80は、電圧レギュレータ64の出力電圧を受け取って所定の電圧値と比較し、比較結果である出力電圧を、情報処理部82に出力する。
情報処理部82は、1以上の発電素子のいずれが発電したかを示す発電情報と第1~第4磁気センサ46,48,50,52の検出結果とを含む検出情報を用いて、回転軸10の回転位置および回転方向の少なくとも一方を判定し、判定結果を記憶部84に記憶させればよい。好ましくは、情報処理部82は、回転軸10の回転位置および回転方向の両方を判定し、判定結果を記憶部84に記憶させる。情報処理部82は、コンパレータ78,80からの出力電圧に基づいて、1以上の発電素子のいずれが発電したか、すなわち第1発電素子24および第2発電素子26のいずれが発電したかを判定する。情報処理部82は、コンパレータ70,72,74,76からの出力電圧に基づいて、第1~第4磁気センサ46,48,50,52のそれぞれの検出結果を判定する。
情報処理部82は、1以上の発電素子のいずれかが発電を行う度に、検出情報を用いて回転軸10の回転位置を判定する。情報処理部82は、判定した回転軸10の回転位置を記憶部84に記憶させる。情報処理部82は、今回判定した回転軸10の回転位置と、記憶部84に記憶されている前回判定した回転軸10の回転位置とに基づいて、回転軸10の回転数の算出に用いるカウント値を更新し、カウント値を記憶部84に記憶させる。詳細は後述するが、情報処理部82は、回転軸10が反時計回りに1回転する度に、カウント値をインクリメントする。一方、情報処理部82は、回転軸10が時計回りに1回転する度に、カウント値をデクリメントする。このように、情報処理部82は、カウント値を更新することによって、回転軸10の回転数を算出する。なお、時計回りとは、回転軸10の軸方向において、基板18の回転板16とは反対側から見たときの時計回りを意味する。反時計回りとは、回転軸10の軸方向において、基板18の回転板16とは反対側から見たときの反時計回りを意味する。以下の説明においても同様である。
また、情報処理部82は、回転軸10の回転位置と発電情報とを関連付けて、記憶部84に記憶させる。これによって、第1発電素子24および第2発電素子26が発電したときの回転軸10の回転位置がわかる。
記憶部84は、回転軸10の回転位置および回転方向等を記憶する。たとえば、記憶部84は、FRAM(Ferroelectric Random Access Memory、登録商標)等の不揮発性メモリによって構成される。
通信部86は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit、特定用途向け集積回路)と有線または無線で通信可能に接続されている。
以上、実施の形態1に係る回転検出器14、および回転検出器14を備えるモータ1の構成について説明した。
(回転検出器の判定動作)
次に、実施の形態1に係る回転検出器14の判定動作の一例について説明する。
次に、実施の形態1に係る回転検出器14の判定動作の一例について説明する。
図4は、回転軸10が反時計回りに回転した場合における、図1の回転検出器14の判定動作を説明するための図であって、(a)は、矢印Fが位置Iに位置している状態、(b)は、矢印Fが位置IIに位置している状態、(c)は、矢印Fが位置IIIに位置している状態、(d)は、矢印Fが位置IVに位置している状態を示す。図5は、回転軸10が時計回りに回転した場合における、図1の回転検出器14の判定動作を説明するための図であって、(a)は、矢印Fが位置Vに位置している状態、(b)は、矢印Fが位置VIに位置している状態、(c)は、矢印Fが位置VIIに位置している状態、(d)は、矢印Fが位置VIIIに位置している状態を示す。図6は、各回転位置における1以上の発電素子および第1~第4磁気センサ46,48,50,52の状態を示す表を示す図である。図6において、CCW(Counter ClockWise)は、反時計回りを示し、CW(ClockWise)は、時計回りを示している。図7は、予め定められた回転軸10の回転位置の所定の変位を示す表を示す図である。
なお、以下の説明では、図4および図5に示すように、回転軸10の回転方向における第1磁石20と第2磁石22との中間の位置を、仮想的な矢印Fで示して説明する。具体的には、矢印Fは、回転軸10の回転方向において、第1磁石20と45°の位相差を持った位置にあり、第2磁石22と45°の位相差を持った位置にある。
基板18の軸心(径方向の中心)から見たときに第1発電素子24が配置されている方向(図2のD参照)を、回転軸10の回転方向における0°(360°)とし、330°の位置を位置Iとし、240°の位置を位置IIとし、150°の位置を位置IIIとし、60°の位置を位置IVとして説明する。30°の位置を位置Vとし、120°の位置を位置VIとし、210°の位置を位置VIIとし、300°の位置を位置VIIIとして説明する。
第1発電素子24が、N極がS極よりも外側に位置している第1磁石20によって磁化されている状態、および第2発電素子26が、N極がS極よりも外側に位置している第1磁石20によって磁化されている状態を、HIGH状態として説明する。第1発電素子24が、S極がN極よりも外側に位置している第2磁石22によって磁化されている状態、および第2発電素子26が、S極がN極よりも外側に位置している第2磁石22によって磁化されている状態を、LOW状態として説明する。第1発電素子24および第2発電素子26は、HIGH状態からLOW状態に遷移した場合、およびLOW状態からHIGH状態に遷移した場合に、発電する。図6では、HIGH状態からLOW状態に遷移して発電する場合を●で示し、LOW状態からHIGH状態に遷移して発電する場合を〇で示す。
また、第1磁石20または第2磁石22が第1磁気センサ46の近傍に位置している場合、第1磁気センサ46は、highレベルの信号を出力し、第1磁石20および第2磁石22が第1磁気センサ46の近傍に位置していない場合、第1磁気センサ46は、lowレベルの信号を出力するとして説明する。同様に、第1磁石20または第2磁石22が第2磁気センサ48の近傍に位置している場合、第2磁気センサ48は、highレベルの信号を出力し、第1磁石20および第2磁石22が第2磁気センサ48の近傍に位置していない場合、第2磁気センサ48は、lowレベルの信号を出力するとして説明する。第1磁石20または第2磁石22が第3磁気センサ50の近傍に位置している場合、第3磁気センサ50は、highレベルの信号を出力し、第1磁石20および第2磁石22が第3磁気センサ50の近傍に位置していない場合、第3磁気センサ50は、lowレベルの信号を出力するとして説明する。第1磁石20または第2磁石22が第4磁気センサ52の近傍に位置している場合、第4磁気センサ52は、highレベルの信号を出力し、第1磁石20および第2磁石22が第4磁気センサ52の近傍に位置していない場合、第4磁気センサ52は、lowレベルの信号を出力するとして説明する。図6では、HIGH状態、LOW状態、highレベル及びlowレベルを、それぞれH、L、h、及びlと表示している。
まず、図4を参照して、回転軸10が反時計回りに回転する場合について説明する。この場合、矢印Fが、位置I、位置II、位置III、および位置IVに位置したときに、第1発電素子24および第2発電素子26の一方が発電する。
たとえば、矢印Fが0°の位置に位置しており、第1発電素子24がHIGH状態であり、第2発電素子26がLOW状態である場合から、回転軸10が反時計回りに回転する場合について説明する。
図4の(a)に示すように、矢印Fが位置Iに位置すると、第1発電素子24の近傍に第2磁石22が位置し、第1発電素子24が第2磁石22によって磁化される。これによって、第1発電素子24は、HIGH状態からLOW状態に遷移し、発電する。一方、第2発電素子26は、LOW状態のままであり、発電しない。なお、ここでは、回転軸10の軸方向から見たときに、回転軸10の回転方向において、第1感磁部38を中心とする30°の範囲内に、第1磁石20の少なくとも一部が位置している場合、第1発電素子24の近傍に第1磁石20が位置しているとして説明する。第1感磁部38を中心とする30°の範囲内に、第2磁石22の少なくとも一部が位置している場合、第1発電素子24の近傍に第2磁石22が位置しているとして説明する。第2発電素子26についても同様である。
第1発電素子24が発電することによって、第1~第4磁気センサ46,48,50,52は、第1発電素子24からの電力に基づいて動作する。矢印Fが位置Iに位置しているとき、第3磁気センサ50の近傍には第1磁石20が位置している。したがって、第3磁気センサ50は、highレベルの信号を出力する。一方、第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、および第4磁気センサ52の近傍には第1磁石20および第2磁石22が位置しておらず、第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、および第4磁気センサ52は、lowレベルの信号を出力する。なお、ここでは、回転軸10の軸方向から見たときに、回転軸10の回転方向において、第3磁気センサ50を中心とする30°の範囲内に、第1磁石20の少なくとも一部が位置している場合、第3磁気センサ50の近傍に第1磁石20が位置しているとして説明する。第3磁気センサ50を中心とする30°の範囲内に、第2磁石22の少なくとも一部が位置している場合、第3磁気センサ50の近傍に第2磁石22が位置しているとして説明する。第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、および第4磁気センサ52についても同様である。
図6に示すように、矢印Fが位置Iに位置すると、第1発電素子24は発電し、第2発電素子26は発電せず、第3磁気センサ50はhighレベルの信号を出力し、第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、および第4磁気センサ52はlowレベルの信号を出力する。したがって、情報処理部82は、第1発電素子24が発電しており、第2発電素子26が発電しておらず、第3磁気センサ50がhighレベルの信号を出力し、第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、および第4磁気センサ52がlowレベルの信号を出力している場合、矢印Fが位置Iの近傍に位置していると判定する。
回転軸10がさらに反時計回りに回転し、図4の(b)に示すように、矢印Fが位置IIに位置すると、第2発電素子26の近傍に第1磁石20が位置し、第2発電素子26が第1磁石20によって磁化される。これによって、第2発電素子26は、LOW状態からHIGH状態に遷移し、発電する。一方、第1発電素子24は、LOW状態のままであり、発電しない。
第2発電素子26が発電することによって、第1~第4磁気センサ46,48,50,52は、第2発電素子26からの電力に基づいて動作する。矢印Fが位置IIに位置しているとき、第3磁気センサ50の近傍には第2磁石22が位置している。したがって、第3磁気センサ50は、highレベルの信号を出力する。一方、第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、および第4磁気センサ52の近傍には第1磁石20および第2磁石22が位置しておらず、第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、および第4磁気センサ52は、lowレベルの信号を出力する。
図6に示すように、矢印Fが位置IIに位置すると、第2発電素子26は発電し、第1発電素子24は発電せず、第3磁気センサ50はhighレベルの信号を出力し、第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、および第4磁気センサ52はlowレベルの信号を出力する。したがって、情報処理部82は、第2発電素子26が発電しており、第1発電素子24が発電しておらず、第3磁気センサ50がhighレベルの信号を出力し、第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、および第4磁気センサ52がlowレベルの信号を出力している場合、矢印Fが位置IIの近傍に位置していると判定する。
回転軸10がさらに反時計回りに回転し、図4の(c)に示すように、矢印Fが位置IIIに位置すると、第2発電素子26の近傍に第2磁石22が位置し、第2発電素子26が第2磁石22によって磁化される。これによって、第2発電素子26は、HIGH状態からLOW状態に遷移し、発電する。一方、第1発電素子24は、LOW状態のままであり、発電しない。
第2発電素子26が発電することによって、第1~第4磁気センサ46,48,50,52は、第2発電素子26からの電力に基づいて動作する。矢印Fが位置IIIに位置しているとき、第1磁気センサ46の近傍には第1磁石20が位置している。したがって、第1磁気センサ46は、highレベルの信号を出力する。一方、第2磁気センサ48、第3磁気センサ50、および第4磁気センサ52の近傍には第1磁石20および第2磁石22が位置しておらず、第2磁気センサ48、第3磁気センサ50、および第4磁気センサ52は、lowレベルの信号を出力する。
図6に示すように、矢印Fが位置IIIに位置すると、第2発電素子26は発電し、第1発電素子24は発電せず、第1磁気センサ46はhighレベルの信号を出力し、第2磁気センサ48、第3磁気センサ50、および第4磁気センサ52はlowレベルの信号を出力する。したがって、情報処理部82は、第2発電素子26が発電しており、第1発電素子24が発電しておらず、第1磁気センサ46がhighレベルの信号を出力し、第2磁気センサ48、第3磁気センサ50、および第4磁気センサ52がlowレベルの信号を出力している場合、矢印Fが位置IIIの近傍に位置していると判定する。
回転軸10がさらに反時計回りに回転し、図4の(d)に示すように、矢印Fが位置IVに位置すると、第1発電素子24の近傍に第1磁石20が位置し、第1発電素子24が第1磁石20によって磁化される。これによって、第1発電素子24は、LOW状態からHIGH状態に遷移し、発電する。一方、第2発電素子26は、LOW状態のままであり、発電しない。
第1発電素子24が発電することによって、第1~第4磁気センサ46,48,50,52は、第1発電素子24からの電力に基づいて動作する。矢印Fが位置IVに位置しているとき、第1磁気センサ46の近傍には第2磁石22が位置している。したがって、第1磁気センサ46は、highレベルの信号を出力する。一方、第2磁気センサ48、第3磁気センサ50、および第4磁気センサ52の近傍には第1磁石20および第2磁石22が位置しておらず、第2磁気センサ48、第3磁気センサ50、および第4磁気センサ52は、lowレベルの信号を出力する。
図6に示すように、矢印Fが位置IVに位置すると、第1発電素子24は発電し、第2発電素子26は発電せず、第1磁気センサ46はhighレベルの信号を出力し、第2磁気センサ48、第3磁気センサ50、および第4磁気センサ52はlowレベルの信号を出力する。したがって、情報処理部82は、第1発電素子24が発電しており、第2発電素子26が発電しておらず、第1磁気センサ46がhighレベルの信号を出力し、第2磁気センサ48、第3磁気センサ50、および第4磁気センサ52がlowレベルの信号を出力している場合、矢印Fが位置IVの近傍に位置していると判定する。
回転軸10がさらに反時計回りに回転し、図4の(a)に示すように、矢印Fが位置Iに再度位置すると、上述したように、第1発電素子24が発電し、第2発電素子26が発電せず、第3磁気センサ50がhighレベルの信号を出力し、第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、および第4磁気センサ52がlowレベルの信号を出力する。
情報処理部82は、矢印Fが位置IVから位置Iに変位した場合には、回転数のカウント値をインクリメントする。具体的には、情報処理部82は、現在の回転数のカウント値に1を加算する。これによって、カウント値の初期値が0であった場合、カウント値が1となり、回転軸10が反時計回りに1回転したことがわかる。情報処理部82は、回転軸10がさらに反時計回りに1回転した場合には、さらに1を加算し、カウント値は、2となる。これによって、回転軸10が反時計回りに2回転したことがわかる。
図5を参照して、回転軸10が時計回りに回転する場合について説明する。この場合、矢印Fが、位置V、位置VI、位置VII、および位置VIIIに位置したときに、第1発電素子24および第2発電素子26の一方が発電する。
たとえば、矢印Fが0°の位置に位置しており、第1発電素子24がLOW状態であり、第2発電素子26がHIGH状態である場合から、回転軸10が時計回りに回転する場合について説明する。
図5の(a)に示すように、矢印Fが位置Vに位置すると、第1発電素子24の近傍に第1磁石20が位置し、第1発電素子24が第1磁石20によって磁化される。これによって、第1発電素子24は、LOW状態からHIGH状態に遷移し、発電する。一方、第2発電素子26は、HIGH状態のままであり、発電しない。
第1発電素子24が発電することによって、第1~第4磁気センサ46,48,50,52は、第1発電素子24からの電力に基づいて動作する。矢印Fが位置Vに位置しているとき、第2磁気センサ48の近傍には第2磁石22が位置している。したがって、第2磁気センサ48は、highレベルの信号を出力する。一方、第1磁気センサ46、第3磁気センサ50、および第4磁気センサ52の近傍には第1磁石20および第2磁石22が位置しておらず、第1磁気センサ46、第3磁気センサ50、および第4磁気センサ52は、lowレベルの信号を出力する。
図6に示すように、矢印Fが位置Vに位置すると、第1発電素子24は発電し、第2発電素子26は発電せず、第2磁気センサ48はhighレベルの信号を出力し、第1磁気センサ46、第3磁気センサ50、および第4磁気センサ52はlowレベルの信号を出力する。したがって、情報処理部82は、第1発電素子24が発電しており、第2発電素子26が発電しておらず、第2磁気センサ48がhighレベルの信号を出力し、第1磁気センサ46、第3磁気センサ50、および第4磁気センサ52がlowレベルの信号を出力している場合、矢印Fが位置Vの近傍に位置していると判定する。
回転軸10がさらに時計回りに回転し、図5の(b)に示すように、矢印Fが位置VIに位置すると、第2発電素子26の近傍に第2磁石22が位置し、第2発電素子26が第2磁石22によって磁化される。これによって、第2発電素子26は、HIGH状態からLOW状態に遷移し、発電する。一方、第1発電素子24は、HIGH状態のままであり、発電しない。
第2発電素子26が発電することによって、第1~第4磁気センサ46~52は、第2発電素子26からの電力に基づいて動作する。矢印Fが位置VIに位置しているとき、第2磁気センサ48の近傍には第1磁石20が位置している。したがって、第2磁気センサ48は、highレベルの信号を出力する。一方、第1磁気センサ46、第3磁気センサ50、および第4磁気センサ52の近傍には第1磁石20および第2磁石22が位置しておらず、第1磁気センサ46、第3磁気センサ50、および第4磁気センサ52は、lowレベルの信号を出力する。
図6に示すように、矢印Fが位置VIに位置すると、第2発電素子26は発電し、第1発電素子24は発電せず、第2磁気センサ48はhighレベルの信号を出力し、第1磁気センサ46、第3磁気センサ50、および第4磁気センサ52はlowレベルの信号を出力する。したがって、情報処理部82は、第2発電素子26が発電しており、第1発電素子24が発電しておらず、第2磁気センサ48がhighレベルの信号を出力し、第1磁気センサ46、第3磁気センサ50、および第4磁気センサ52がlowレベルの信号を出力している場合、矢印Fが位置VIの近傍に位置していると判定する。
回転軸10がさらに時計回りに回転し、図5の(c)に示すように、矢印Fが位置VIIに位置すると、第2発電素子26の近傍に第1磁石20が位置し、第2発電素子26が第1磁石20によって磁化される。これによって、第2発電素子26は、LOW状態からHIGH状態に遷移し、発電する。一方、第1発電素子24は、HIGH状態のままであり、発電しない。
第2発電素子26が発電することによって、第1~第4磁気センサ46,48,50,52は、第2発電素子26からの電力に基づいて動作する。矢印Fが位置VIIに位置しているとき、第4磁気センサ52の近傍には第2磁石22が位置している。したがって、第4磁気センサ52は、highレベルの信号を出力する。一方、第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、および第3磁気センサ50の近傍には第1磁石20および第2磁石22が位置しておらず、第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、および第3磁気センサ50は、lowレベルの信号を出力する。
図6に示すように、矢印Fが位置VIIに位置すると、第2発電素子26は発電し、第1発電素子24は発電せず、第4磁気センサ52はhighレベルの信号を出力し、第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、および第3磁気センサ50はlowレベルの信号を出力する。したがって、情報処理部82は、第2発電素子26が発電しており、第1発電素子24が発電しておらず、第4磁気センサ52がhighレベルの信号を出力し、第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、および第3磁気センサ50がlowレベルの信号を出力している場合、矢印Fが位置VIIの近傍に位置していると判定する。
回転軸10がさらに時計回りに回転し、図5の(d)に示すように、矢印Fが位置VIIIに位置すると、第1発電素子24の近傍に第2磁石22が位置し、第1発電素子24が第2磁石22によって磁化される。これによって、第1発電素子24は、HIGH状態からLOW状態に遷移し、発電する。一方、第2発電素子26は、HIGH状態のままであり、発電しない。
第1発電素子24が発電することによって、第1~第4磁気センサ46,48,50,52は、第1発電素子24からの電力に基づいて動作する。矢印Fが位置VIIIに位置しているとき、第4磁気センサ52の近傍には第1磁石20が位置している。したがって、第4磁気センサ52は、highレベルの信号を出力する。一方、第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、および第3磁気センサ50の近傍には第1磁石20および第2磁石22が位置しておらず、第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、および第3磁気センサ50は、lowレベルの信号を出力する。
図6に示すように、矢印Fが位置VIIIに位置すると、第1発電素子24は発電し、第2発電素子26は発電せず、第4磁気センサ52はhighレベルの信号を出力し、第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、および第3磁気センサ50はlowレベルの信号を出力する。したがって、情報処理部82は、第1発電素子24が発電しており、第2発電素子26が発電しておらず、第4磁気センサ52がhighレベルの信号を出力し、第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、および第3磁気センサ50がlowレベルの信号を出力している場合、矢印Fが位置VIIIの近傍に位置していると判定する。
回転軸10がさらに時計回りに回転し、図5の(a)に示すように、矢印Fが位置Vに再度位置すると、上述したように、第1発電素子24が発電し、第2発電素子26が発電せず、第2磁気センサ48がhighレベルの信号を出力し、第1磁気センサ46、第3磁気センサ50、および第4磁気センサ52がlowレベルの信号を出力する。
情報処理部82は、矢印Fが位置VIIIから位置Vに変位した場合には、回転数のカウント値をデクリメントする。具体的には、情報処理部82は、現在のカウント値から1を減算する。これによって、カウント値の初期値が0であった場合、カウント値が-1となり、回転軸10が時計回りに1回転したことがわかる。情報処理部82は、回転軸10がさらに時計回りに1回転した場合には、さらに1を減算し、カウント値は、-2となる。これによって、回転軸10が時計回りに2回転したことがわかる。
上述したように、情報処理部82は、第1発電素子24および第2発電素子26のうちのいずれの発電素子が発電しているか、および第1磁気センサ46、第2磁気センサ48、第3磁気センサ50、および第4磁気センサ52の検出結果に基づいて、矢印Fの位置すなわち回転軸10の回転位置、および回転方向を判定する。
次に、回転軸10の回転位置の変位が、予め定められた所定の変位以外の変位である場合にエラーと判定する判定動作について説明する。
図7は、予め定められた回転軸10の回転位置の所定の変位を示す表を示す図である。言い換えると、図7には、回転軸10がとり得る変位が予め定められている。図7に示す表において、今回回転位置とは、今回判定した回転軸10の回転位置を示しており、変位後の回転位置を示している。前回回転位置とは、記憶部84に記憶されている前回判定した回転位置であり、変位前の回転位置を示している。前回第1発電とは、変位後の回転位置に位置する前に、第1発電素子24が最後に発電したときの回転位置を示している。前回第2発電とは、変位後の回転位置に位置する前に、第2発電素子26が最後に発電したときの回転位置を示す。
図7に示すように、今回回転位置が位置Vとなり、前回回転位置が位置VIIIとなり、前回第1発電の回転位置が位置VIIIとなり、前回第2発電の回転位置が位置VIIとなる変位が定められている。この場合、矢印Fの位置が位置VIIIから位置Vに変位しているので、カウントがデクリメントされる。矢印Fの位置がこのように変位した場合、矢印Fが、位置VII、位置VIII、および位置Vの順番に通過したことがわかり、回転軸10が反時計回りに回転していたことがわかる。
また、今回回転位置が位置Iとなり、前回回転位置が位置IVとなり、前回第1発電の回転位置が位置IVとなり、前回第2発電の回転位置が位置IIIとなる変位が定められている。この場合、矢印Fの位置が位置IVから位置Iに変位しているので、カウントがインクリメントされる。矢印Fの位置がこのように変位した場合、矢印Fが、位置III、位置IV、および位置Iの順番に通過したことがわかり、回転軸10が時計回りに回転していたことがわかる。
また、今回回転位置が位置Iとなり、前回回転位置が位置Vとなり、前回第1発電の回転位置が位置Vとなり、前回第2発電の回転位置が位置VIIとなる変位が定められている。この場合、矢印Fが位置Iに位置しているので、カウントがインクリメントされる。矢印Fの位置がこのように変位した場合、矢印Fが位置VII、位置VIII、位置V、および位置Iの順番に通過したことがわかり、回転軸10が時計回りに回転した後、反転して反時計回りに回転していたことがわかる。
また、今回回転位置が位置Iとなり、前回回転位置が位置Vとなり、前回第1発電の回転位置が位置Vとなり、前回第2発電の回転位置が位置IIIとなる変位が定められている。この場合、矢印Fが位置Iに位置しているので、カウントがインクリメントされる。矢印Fの位置がこのように変位した場合、矢印Fが位置III、位置IV、位置I、位置V、および位置Iの順番に通過したことがわかり、回転軸10が反時計回りに回転した後、反転して時計回りに回転し、さらに反転して反時計回りに回転していたことがわかる。
また、今回回転位置が位置Vとなり、前回回転位置が位置VIIとなり、前回第1発電の回転が位置Iとなり、前回第2発電の回転位置が位置VIIとなる変位が定められている。この場合、矢印Fが位置Vに位置しているので、カウントがデクリメントされる。矢印Fの位置がこのように変位した場合、矢印Fが位置I、位置II、位置III、位置VII、位置VIII、および位置Vの順番に通過したことがわかり、回転軸10が反時計回りに回転した後、反転して時計回りに回転していたことがわかる。
また、今回回転位置が位置Vとなり、前回回転位置が位置VIIとなり、前回第1発電の回転位置が位置IVとなり、前回第2発電の回転位置が位置VIIとなる変位が定められている。この場合、矢印Fが位置Vに位置しているので、カウントがデクリメントされる。矢印Fがこのように変位した場合、矢印Fが位置IV、位置VI、位置VII、位置VIII、および位置Vの順番に通過したことがわかる。本来、このように矢印Fが変位した場合には、第1発電素子24は、矢印Fが位置VIIIに位置したときに発電するはずであるが、前回第1発電の回転位置が位置IVであることから、矢印Fが位置VIIIに位置した際に第1発電素子24が発電していなかったことすなわちRUNTが発生していたことがわかる。
上述したように、図7に示す表には、回転軸10の回転位置の所定の変位が定められている。たとえば、情報処理部82は、今回回転位置が位置Iであり、前回回転位置が位置VIIIであると判定した場合、位置VIIIから位置Iへの変位は、図7に示す図表にはない。したがって、情報処理部82は、記憶部84に記憶されている前回判定した回転軸10の回転位置から、今回判定した回転軸10の回転位置への変位が、予め定められた所定の変位以外の変位であり、エラーと判定する。情報処理部82は、当該エラーに関するエラー情報を記憶部84に記憶させる。
以上、実施の形態1に係る回転検出器14について説明した。
以上、本実施の形態における回転検出器14は、回転軸10とともに回転し、回転軸10の回転方向に第1位相差を持って配置される第1磁石20および第2磁石22と、第1磁石20および第2磁石22が回転軸10とともに回転することによる磁界の変化によって発電する1以上の発電素子と、1以上の発電素子が発電した電力に基づいて動作し、第1磁石20によって発生する磁界および第2磁石22によって発生する磁界を検出する第1~第4磁気センサ46,48,50,52とを備え、第1磁石20は、N極と、当該N極よりも回転軸10の径方向の内方に配置されるS極とを有し、第2磁石22は、S極と、当該S極よりも回転軸10の径方向の内方に配置されるN極とを有する。
これによれば、第1磁石20および第2磁石22は、回転軸10の回転方向に互いに第1位相差を持って配置され、第1磁石20は、N極と、N極よりも回転軸10の径方向の内方に配置されるS極とを有し、第2磁石22は、S極と、S極よりも回転軸10の径方向の内方に配置されるN極とを有する。また、1以上の発電素子は、第1磁石20および第2磁石22が回転軸10とともに回転することによる磁界の変化によって発電し、第1~第4磁気センサ46,48,50,52は、1以上の発電素子が発電した電力に基づいて動作し、第1磁石20によって発生する磁界および第2磁石22によって発生する磁界を検出する。このように、少なくとも1個の発電素子によって、第1~第4磁気センサ46,48,50,52を動作させ、回転軸10の回転位置等を検出できるので、回転検出器14を容易に小型化できる。
また、本実施の形態における回転検出器14において、1以上の発電素子は、回転軸10の回転方向に互いに第2位相差を持って配置される第1発電素子24および第2発電素子26を有する。
これによれば、第1磁石20および第2磁石22が回転軸10とともに回転することによる発電の回数を増やせる。よって、第1~第4磁気センサ46,48,50,52が動作する回数を増やせる。これによって、回転軸10の回転の検出の精度が低下することを抑制できる。
また、本実施の形態における回転検出器14において、第1位相差と第2位相差とは異なる。
これによれば、第1磁石20および第2磁石22が回転軸10とともに回転することによる発電の回数をさらに増やせる。よって、第1~第4磁気センサ46,48,50,52が動作する回数をさらに増やせる。これによって、回転軸10の回転の検出の精度が低下することをさらに抑制できる。
また、本実施の形態における回転検出器14において、第1~第4磁気センサ46,48,50,52は、回転軸10の回転方向に位相差を持って配置され、回転軸10の軸方向から見たときに1以上の発電素子と重ならない。
これによれば、回転軸10の回転の検出の精度が低下することをさらに抑制できる。
また、本実施の形態における回転検出器14は、1以上の発電素子のいずれが発電したかを示す発電情報と第1~第4磁気センサ46,48,50,52の検出結果とを含む検出情報を用いて、回転軸10の回転位置および回転方向を判定する情報処理部82と、回転軸10の回転位置および回転方向を記憶する記憶部84とをさらに備える。
これによれば、回転軸10の回転位置(位置I~VIIIなどの1回転内におけるセグメント)および回転方向を一意的に決定でき、検出した回転位置および回転方向を記憶しておくことができる。
また、本実施の形態における回転検出器14において、情報処理部82は、1以上の発電素子のいずれかが発電する度に、検出情報を用いて回転軸10の回転位置を判定し、判定した回転軸10の回転位置を記憶部84に記憶させ、今回判定した回転軸10の回転位置と、記憶部84に記憶されている前回判定した回転軸10の回転位置とに基づいて、回転軸10の回転数の算出に用いるカウント値を更新する。
これによれば、今回判定した回転軸10の回転位置と、前回判定した回転軸10の回転位置とに基づいて、回転軸10の回転数の算出に用いるカウント値を更新することによって、回転軸10の回転数を算出できる。
また、本実施の形態における回転検出器14において、情報処理部82は、記憶部84に記憶されている前回判定した回転軸10の回転位置から、今回判定した回転軸10の回転位置への変位が、予め定められた所定の変位以外の変位である場合、エラーと判定し、当該エラーに関するエラー情報を記憶部84に記憶させる。
これによれば、前回判定した回転軸10の回転位置から、今回判定した回転軸10の回転位置への変位が、予め定められた所定の変位以外の変位である場合、エラーと判定される。したがって、1以上の発電素子が正常に発電せず回転位置の判定が行われなったこと等の異常を検出できる。
また、本実施の形態における回転検出器14において、情報処理部82は、検出情報を用いて回転軸10の回転位置を判定し、回転軸10の回転位置と発電情報とを関連付けて記憶部84に記憶させる。
これによれば、1以上の発電素子が発電したときの回転軸10の回転位置を記憶しておくことができる。
また、本実施の形態における回転検出器14において、回転軸10の軸方向と直交する方向に延び、かつ回転軸10の軸方向の一端部と間隔を空けて配置される基板18をさらに備え、第1~第4磁気センサ46,48,50,52は、基板18の回転軸10側の主面に配置され、1以上の発電素子は、基板18の回転軸10とは反対側の主面に配置される。
これによれば、第1~第4磁気センサ46,48,50,52を、回転軸10とともに回転する第1磁石20および第2磁石22の近くに配置し易くなる。したがって、第1~第4磁気センサ46,48,50,52によって、第1磁石20および第2磁石22による磁界を検出し易くなる。
[実施の形態2]
次に、実施の形態2について説明する。
次に、実施の形態2について説明する。
図8は、実施の形態2に係る回転検出器14aを示す図である。なお、図8では、制御回路36等の図示を省略し、反射パターン92を断面で示す。回転検出器14aは、反射型の光学式センサ88をさらに有している点において、回転検出器14と主に異なる。以下の説明では、回転検出器14との相違点を中心に説明する。
図8に示すように、回転検出器14aは、反射型の光学式センサ88をさらに有している。光学式センサ88は、受発光素子90と、反射パターン92とを有し、回転軸10の回転位置を検出する光学式のエンコーダである。
受発光素子90は、基板18の回転板16側の主面に配置されており、外部の電源(図示せず)からの電力に基づいて動作する。受発光素子90は、回転軸10の径方向において、第1~第4磁気センサ46,48,50,52よりも外方に配置されている。受発光素子90は、回転軸10の軸方向において、反射パターン92と対向しており、反射パターン92に向かって光を発する。受発光素子90は、反射パターン92によって反射した光を受光する。反射パターン92によって反射する光は、回転軸10の回転位置に応じて変化する。光学式センサ88は、反射パターン92によって反射される光に基づいて、回転軸10の回転位置を検出する。この実施の形態では、受発光素子90が、発光素子および受光素子に相当する。
反射パターン92は、回転板16の基板18側の主面に配置されている。反射パターン92は、回転軸10の回転方向に沿って配置され、環状である。たとえば、反射パターン92は、光を反射し易い反射領域と、光を反射し難い非反射領域とを有する。たとえば、反射領域および非反射領域は、回転軸10の回転方向に交互に配置されている。
第1磁石20および第2磁石22は、回転板16の基板18とは反対側の主面に配置されている。第1磁石20および第2磁石22は、回転軸10の軸方向から見たとき、反射パターン92と重なるように配置されている。
情報処理部82は、光学式センサ88が外部の電源から電力の供給を受けていない無給電状態から外部の電源から電力の供給を受けている給電状態になった場合、記憶部84に記憶されている最新の回転軸10の回転位置と、光学式センサ88によって検出された回転軸10の回転位置とに基づいて、回転軸10の回転位置を判定する。
たとえば、無給電状態で、第1発電素子24または第2発電素子26が発電し、回転軸10の回転位置が判定され、判定された回転軸10の回転位置が記憶部84に記憶された後、第1発電素子24および第2発電素子26が発電しない範囲で回転軸10が回転し、給電状態になった場合を考える。この場合、記憶部84に記憶されている最新の回転位置は、第1発電素子24および第2発電素子26が発電しない範囲で回転軸10が回転する前の位置である。したがって、光学式センサ88によって検出される回転位置と、記憶部84に記憶されている最新の回転位置とに、差異が生じる。したがって、情報処理部82は、記憶部84に記憶されている最新の回転位置を、光学式センサ88によって検出された回転位置に基づいて更新し、記憶部84に記憶されている最新の回転位置と、光学式センサ88によって検出された回転位置とを一致させる。このように、情報処理部82は、記憶部84に記憶されている最新の回転軸10の回転位置と、光学式センサ88によって検出された回転軸10の回転位置とに基づいて、回転軸10の回転位置を判定し、判定結果に応じて記憶部84に記憶されている最新の回転位置を更新する。
給電状態では、情報処理部82が検出情報に基づいて判定した回転軸10の回転位置と、光学式センサ88によって検出された回転位置とは実質的に一致するはずである。情報処理部82は、給電状態において、検出情報に基づいて判定した回転軸10の回転位置と、光学式センサ88によって検出された回転位置との差異が、所定の値よりも大きい場合には、エラーと判定する。
図9は、実施の形態2に係る回転検出器14aの変形例を示す図である。図9に示すように、第1磁石20および第2磁石22は、回転板16の基板18側の主面に配置されていてもよい。この場合、たとえば、第1磁石20および第2磁石22は、回転軸10の径方向において、反射パターン92よりも内方に配置される。なお、第1磁石20および第2磁石22は、回転軸10の径方向において、反射パターン92よりも外方に配置されてもよい。
以上、実施の形態2に係る回転検出器14aについて説明した。
以上、本実施の形態における回転検出器14aは、電源からの電力に基づいて駆動する受発光素子90を有し、回転軸10の回転位置を検出する光学式センサ88をさらに備え、光学式センサ88が電源から電力の供給を受けていない無給電状態から電源から電力の供給を受けている給電状態になった場合、情報処理部82は、記憶部84に記憶されている最新の回転軸10の回転位置と、光学式センサ88によって検出された回転軸10の回転位置とに基づいて、回転軸10の回転位置を判定する。
これによれば、情報処理部82は、記憶部84に記憶されている最新の回転軸10の回転位置と、光学式センサ88によって検出された回転軸10の回転位置とに基づいて、回転軸10の回転位置を判定する。したがって、回転軸10の回転位置をより精度よく検出できる。
また、本実施の形態における回転検出器14aにおいて、情報処理部82は、検出情報を用いて判定した回転軸10の回転位置と、光学式センサ88によって検出された回転軸10の回転位置との差異が所定の値よりも大きい場合、エラーと判定する。
これによれば、情報処理部82が判定した回転軸10の回転位置と、光学式センサ88によって検出された回転軸10の回転位置との差異が所定の値よりも大きい場合、エラーと判定される。したがって、エラーと判定された場合、情報処理部82による判定および光学式センサ88による検出のいずれかが誤っていると推定できる。
[実施の形態3]
次に、実施の形態3について説明する。
次に、実施の形態3について説明する。
図10は、実施の形態3に係る回転検出器14bを示す図である。なお、図10では、制御回路36等の図示を省略し、透過パターン102を断面で示す。回転検出器14bは、透過型の光学式センサ94をさらに有している点において、回転検出器14と主に異なる。以下の説明では、回転検出器14との相違点を中心に説明する。
図10に示すように、回転検出器14bは、透過型の光学式センサ94をさらに有している。光学式センサ94は、基板96と、発光素子98と、受光素子100と、透過パターン102とを有し、回転軸10の回転位置を検出する光学式のエンコーダである。
基板96は、回転軸10の軸方向において、回転板16の基板18とは反対側に配置されており、回転板16と間隔を空けて対向している。基板96は、コネクタ104を介して基板18と電気的に接続されている。
発光素子98は、基板96の回転板16側の主面に配置されている。発光素子98は、回転軸10の軸方向において、透過パターン102と対向しており、透過パターン102に向かって光を発する。なお、回転板16は、発光素子98からの光を透過する。
受光素子100は、基板18の回転板16側の主面に配置されている。受光素子100は、回転軸10の径方向において、第1~第4磁気センサ46,48,50,52よりも外方に配置されている。受光素子100は、回転軸10の軸方向において、透過パターン102と対向している。受光素子100は、発光素子98から出射されかつ透過パターン102によって透過された光を受光する。透過パターン102によって透過される光は、回転軸10の回転位置に応じて変化する。光学式センサ94は、透過パターン102によって透過される光に基づいて、回転軸10の回転位置を検出する。
透過パターン102は、回転板16の基板18側の主面に配置されている。透過パターン102は、回転軸10の回転方向に沿って配置され、環状である。たとえば、透過パターン102は、光を透過させる複数のスリット(図示せず)を有する。たとえば、複数のスリットは、回転軸10の回転方向に並んで配置されている。
第1磁石20および第2磁石22は、回転板16の基板18とは反対側の主面に配置されている。
情報処理部82は、回転検出器14aの場合と同様に、光学式センサ94が外部の電源から電力の供給を受けていない無給電状態から外部の電源から電力の供給を受けている給電状態になった場合、記憶部84に記憶されている最新の回転軸10の回転位置と、光学式センサ94によって検出された回転軸10の回転位置とに基づいて、回転軸10の回転位置を判定する。
また、情報処理部82は、回転検出器14aの場合と同様に、給電状態において、検出情報に基づいて判定した回転軸10の回転位置と、光学式センサ94によって検出された回転位置との差異が、所定の値よりも大きい場合には、エラーと判定する。
図11は、実施の形態3に係る回転検出器14bの変形例を示す図である。図11に示すように、第1磁石20および第2磁石22は、回転板16の基板18側の主面に配置されていてもよい。この場合、たとえば、第1磁石20および第2磁石22は、回転軸10の径方向において、透過パターン102よりも内方に配置される。なお、第1磁石20および第2磁石22は、回転軸10の径方向において、透過パターン102よりも外方に配置されてもよい。
以上、実施の形態3に係る回転検出器14bについて説明した。
回転検出器14bによれば、回転検出器14aと同様の作用効果を奏する。
[実施の形態4]
次に、実施の形態4について説明する。
次に、実施の形態4について説明する。
図12は、実施の形態4に係る回転検出器14cの回転板16を示す図である。回転検出器14cは、第1カウンターウェイト106と、第2カウンターウェイト108とをさらに有する点において、回転検出器14と主に異なる。以下の説明では、回転検出器14との相違点を中心に説明する。
図12に示すように、回転検出器14cは、第1カウンターウェイト106と、第2カウンターウェイト108とをさらに有する。第1カウンターウェイト106、第2カウンターウェイト108、第1磁石20、および第2磁石22は、相互に同じ重さである。第1カウンターウェイト106および第2カウンターウェイト108は、第1カウンターウェイト106と第2カウンターウェイト108と第1磁石20と第2磁石22とによる重心の位置が、回転軸10の軸心A上に位置するように配置されている。具体的には、第1カウンターウェイト106は、第1磁石20と180°の位相差を持ち、かつ第2磁石22と90°の位相差を持って、回転板16の基板18側の主面に配置されている。第2カウンターウェイト108は、第1磁石20と90°の位相差を持ち、かつ第2磁石22と180°の位相差を持って回転板16の基板18側の主面に配置されている。
以上、実施の形態4に係る回転検出器14cについて説明した。
以上、本実施の形態における回転検出器14cは、第1カウンターウェイト106および第2カウンターウェイト108をさらに備える。第1カウンターウェイト106および第2カウンターウェイト108は、第1磁石20と第2磁石22と第1カウンターウェイト106と第2カウンターウェイト108とによる重心の位置が、回転軸10の軸心A上に位置するように配置される。
これによれば、第1磁石20と第2磁石22と第1カウンターウェイト106と第2カウンターウェイト108とによる重心の位置が、回転軸10の軸心A上に位置するので、回転軸10の回転のバランスが悪くなることを抑制できる。
[実施の形態5]
次に、実施の形態5について説明する。
次に、実施の形態5について説明する。
図13は、実施の形態5に係る回転検出器14dの回転板16を示す図である。回転検出器14dは、第1カウンターウェイト106の代わりに第1カウンターウェイト110を有し、第2カウンターウェイト108の代わりに第2カウンターウェイト112を有している点において、回転検出器14cと主に異なる。以下の説明では、回転検出器14cとの相違点を中心に説明する。
図13に示すように、回転検出器14dは、第1カウンターウェイト106に代えて第1カウンターウェイト110を有し、第2カウンターウェイト108に代えて第2カウンターウェイト112を有する。第1カウンターウェイト110および第2カウンターウェイト112は、磁性材料を主成分とし、50%以上含む部材である。ここでは、第1カウンターウェイト110は、N極と、N極よりも回転軸10の径方向の内方に位置するS極とを有する磁石である。また、ここでは、第2カウンターウェイト112は、S極と、S極よりも回転軸10の径方向の内方に位置するN極とを有する磁石である。
以上、実施の形態5に係る回転検出器14dについて説明した。
以上、本実施の形態における回転検出器14dにおいて、第1カウンターウェイト110および第2カウンターウェイト112は、磁性材料を50%以上含む部材である。
これによれば、第1感磁部38(ウィーガントワイヤ)に巻回されている第1コイル40の両端に誘起される電圧パルスが発生する角度間隔を均一化させるなど角度間隔を調整することができる。同様に、第2感磁部42(ウィーガントワイヤ)に巻回されている第2コイル44の両端に誘起される電圧パルスが発生する角度間隔を均一化させるなど角度間隔を調整することができる。
なお、本実施の形態における回転検出器14dにおいて、第1カウンターウェイト110および第2カウンターウェイト112は、磁石でなくてもよく、磁性材料を主成分とする部材であればよい。
これによれば、回転軸10の回転のバランスが悪くなることを抑制できるとともに、1以上の発電素子の発電の回数を増やせる。これによって、回転軸10の回転の検出の精度が低下することを抑制できる。
[他の実施の形態等]
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1から実施の形態5について説明した。しかしながら、本開示による技術は、これらに限定されず、本開示の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更、置き換え、付加、省略等を行った実施の形態または変形例にも適用可能である。
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1から実施の形態5について説明した。しかしながら、本開示による技術は、これらに限定されず、本開示の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更、置き換え、付加、省略等を行った実施の形態または変形例にも適用可能である。
上述した実施の形態では、第1磁石20と第2磁石22との第1位相差が、90°である場合について説明したが、これに限定されない。図14は、第1磁石および第2磁石の配置の他の例を示す図であって、(a)は、第1位相差が45°である配置、(b)は第1位相差が130°である配置、(c)は第1位相差が180°である配置を示す。たとえば、図14の(a)に示すように、第1位相差は、90°より小さくてもよく、45°であってもよい。第1位相差は、90°より大きくてもよく、図14の(b)に示すように130°であってもよいし、図14の(c)に示すように180°であってもよい。
上述した実施の形態では、回転検出器14~14dが、第1発電素子24および第2発電素子26を有し、第1発電素子24と第2発電素子26との第2位相差が、180°である場合について説明したが、これに限定されない。図15は、1以上の発電素子の配置の他の例を示す図であって、(a)は、第2位相差が90°である配置、(b)は、第2位相差が120°である配置、(c)は、第2位相差が150°である配置、(d)は、第2位相差が60°である配置、(e)は、第2発電素子26を有しない配置を示す。たとえば、第2位相差は、図15の(a)に示すように、90°であってもよく、図15の(b)に示すように、120°であってもよい。第2位相差は、図15の(c)に示すように、150°であってもよく、図15の(d)に示すように、60°であってもよい。図15の(e)に示すように、回転検出器は、第2発電素子26を有していなくてもよい。発電素子が1個の場合、情報処理部は、発電情報を用いず、複数の磁気センサの検出結果に基づいて、回転軸の回転位置および回転方向を判定してもよい。
上述した実施の形態では、回転検出器14、14a、~14dが、第1発電素子24、第2発電素子26、および第1~第4磁気センサ46,48,50,52を有する場合について説明したが、これに限定されない。図16は、複数の磁気センサの配置の他の例を示す図であって、(a)は、回転検出器が、第4磁気センサ52を有しない配置、(b)は、回転検出器が、第1磁気センサ46および第4磁気センサ52を有しない配置、(c)は、回転検出器が、第3発電素子116をさらに有する配置を示す。たとえば、図16の(a)に示すように、回転検出器は、第4磁気センサ52を有していなくてもよい。図16の(b)に示すように、回転検出器は、第1磁気センサ46および第4磁気センサ52を有していなくてもよい。図16の(c)に示すように、回転検出器は、第1発電素子24と135°の位相差を持ち、かつ第2発電素子26と45°の位相差を持つ位置に配置される第3発電素子116をさらに有していてもよい。
図17は、他の実施の形態に係る回転検出器を示す図である。図17に示すように、回転検出器は、第2発電素子26、第2磁気センサ48、および第3磁気センサ50を有しておらず、第1磁石20と第2磁石22との第1位相差が130°であってもよい。
上述した実施の形態では、第1発電素子24および第2発電素子26が、基板18の回転板16とは反対側の主面に配置され、第1~第4磁気センサ46,48,50,52および制御回路36が、基板18の回転板16側の主面に配置される場合について説明したが、これに限定されない。図18は、その他の実施の形態に係る回転検出器を示す図であって、(a)は、第1~第4磁気センサ46,48,50,52が基板18の回転板16とは反対側の主面に配置された構成、(b)は、第1発電素子24および第2発電素子26は、基板18の回転板16側の主面に配置された構成を示す。たとえば、図18の(a)に示すように、第1~第4磁気センサ46,48,50,52は、基板18の回転板16とは反対側の主面に配置されてもよい。図18の(b)に示すように、第1発電素子24および第2発電素子26は、基板18の回転板16側の主面に配置され、制御回路36は、基板18の回転板16とは反対側の主面に配置されてもよい。
本開示に係る回転検出器は、負荷を回転駆動させるモータの回転軸等の回転検出に利用可能である。
1 モータ
4 本体
6 回転子
8 固定子
10 回転軸
12 ケース
14,14a,14b,14c,14d 回転検出器
16 回転板
18 基板
20 第1磁石
22 第2磁石
24 第1発電素子
26 第2発電素子
36 制御回路
38 第1感磁部
40 第1コイル
42 第2感磁部
44 第2コイル
46 第1磁気センサ
48 第2磁気センサ
50 第3磁気センサ
52 第4磁気センサ
54 全波整流部
56 電圧レギュレータ
58 断線診断部
60 逆流防止スイッチ
62 全波整流部
64 電圧レギュレータ
66 断線診断部
68 逆流防止スイッチ
70,72,74,76,78,80 コンパレータ
82 情報処理部
84 記憶部
86 通信部
88,94 光学式センサ
90 受発光素子
92 反射パターン
96 基板
98 発光素子
100 受光素子
102 透過パターン
104 コネクタ
106,110 第1カウンターウェイト
108,112 第2カウンターウェイト
4 本体
6 回転子
8 固定子
10 回転軸
12 ケース
14,14a,14b,14c,14d 回転検出器
16 回転板
18 基板
20 第1磁石
22 第2磁石
24 第1発電素子
26 第2発電素子
36 制御回路
38 第1感磁部
40 第1コイル
42 第2感磁部
44 第2コイル
46 第1磁気センサ
48 第2磁気センサ
50 第3磁気センサ
52 第4磁気センサ
54 全波整流部
56 電圧レギュレータ
58 断線診断部
60 逆流防止スイッチ
62 全波整流部
64 電圧レギュレータ
66 断線診断部
68 逆流防止スイッチ
70,72,74,76,78,80 コンパレータ
82 情報処理部
84 記憶部
86 通信部
88,94 光学式センサ
90 受発光素子
92 反射パターン
96 基板
98 発光素子
100 受光素子
102 透過パターン
104 コネクタ
106,110 第1カウンターウェイト
108,112 第2カウンターウェイト
Claims (13)
- 回転軸とともに回転し、前記回転軸の回転方向に第1位相差を持って配置される第1磁石および第2磁石と、前記第1磁石および前記第2磁石が前記回転軸とともに回転することによる磁界の変化によって発電する1以上の発電素子と、前記1以上の発電素子が発電した電力に基づいて動作し、前記第1磁石によって発生する磁界および前記第2磁石によって発生する磁界を検出する複数の磁気センサとを備え、前記第1磁石は、第1のN極と、前記第1のN極よりも前記回転軸の径方向の内方に配置される第1のS極とを有し、前記第2磁石は、第2のS極と、前記第2のS極よりも前記回転軸の径方向の内方に配置される第2のN極とを有する、回転検出器。
- 前記1以上の発電素子は、前記回転軸の回転方向に互いに第2位相差を持って配置される第1発電素子および第2発電素子を有する、請求項1に記載の回転検出器。
- 前記第1位相差と前記第2位相差とは異なる、請求項2に記載の回転検出器。
- 前記複数の磁気センサは、前記回転軸の回転方向に位相差を持って配置され、前記回転軸の軸方向から見たときに前記1以上の発電素子と重ならない、請求項1から3のいずれか1項に記載の回転検出器。
- 前記1以上の発電素子のいずれが発電したかを示す発電情報と前記複数の磁気センサの検出結果とを含む検出情報を用いて、前記回転軸の回転位置および回転方向の少なくとも一方を判定する情報処理部と、前記回転軸の回転位置および回転方向の前記少なくとも一方を記憶する記憶部とをさらに備える、請求項1から4のいずれか1項に記載の回転検出器。
- 前記情報処理部は、前記1以上の発電素子のいずれかが発電する度に、前記検出情報を用いて前記回転軸の回転位置を判定し、判定した前記回転軸の回転位置を前記記憶部に記憶させ、今回判定した前記回転軸の回転位置と、前記記憶部に記憶されている前回判定した前記回転軸の回転位置とに基づいて、前記回転軸の回転数の算出に用いるカウント値を更新する、請求項5に記載の回転検出器。
- 前記情報処理部は、前記記憶部に記憶されている前回判定した前記回転軸の回転位置から、今回判定した前記回転軸の回転位置への変位が、予め定められた所定の変位以外の変位である場合、エラーと判定し、前記エラーに関するエラー情報を前記記憶部に記憶させる、請求項6に記載の回転検出器。
- 電源からの電力に基づいて動作する発光素子および受光素子を有し、前記回転軸の回転位置を検出する光学式センサをさらに備え、前記光学式センサが前記電源から電力の供給を受けていない無給電状態から前記電源から電力の供給を受けている給電状態になった場合、前記情報処理部は、前記記憶部に記憶されている最新の前記回転軸の回転位置と、前記光学式センサによって検出された前記回転軸の回転位置とに基づいて、前記回転軸の回転位置を判定する、請求項6または7に記載の回転検出器。
- 前記情報処理部は、前記検出情報を用いて判定した前記回転軸の回転位置と、前記光学式センサによって検出された前記回転軸の回転位置との差異が所定の値よりも大きい場合、エラーと判定する、請求項8に記載の回転検出器。
- 前記情報処理部は、前記検出情報を用いて前記回転軸の回転位置を判定し、前記回転軸の回転位置と前記発電情報とを関連付けて前記記憶部に記憶させる、請求項5から9のいずれか1項に記載の回転検出器。
- カウンターウェイトをさらに備え、前記カウンターウェイトは、前記第1磁石と前記第2磁石と前記カウンターウェイトとによる重心の位置が、前記回転軸の軸心上に位置するように配置される、請求項1から10のいずれか1項に記載の回転検出器。
- 前記カウンターウェイトは、磁性材料を50%以上含む部材である、請求項11に記載の回転検出器。
- 前記回転軸の軸方向と直交する方向に延び、かつ前記回転軸の軸方向の一端部と間隔を空けて配置される基板をさらに備え、前記複数の磁気センサは、前記基板の前記回転軸側の主面に配置され、前記1以上の発電素子は、前記基板の前記回転軸とは反対側の主面に配置される、請求項1から12のいずれか1項に記載の回転検出器。
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2021
- 2021-02-08 JP JP2022516852A patent/JPWO2021215076A1/ja active Pending
- 2021-02-08 CN CN202180028950.3A patent/CN115427764A/zh active Pending
- 2021-02-08 WO PCT/JP2021/004505 patent/WO2021215076A1/ja active Application Filing
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