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WO2009084346A1 - 磁気式エンコーダ装置 - Google Patents

磁気式エンコーダ装置 Download PDF

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Publication number
WO2009084346A1
WO2009084346A1 PCT/JP2008/071440 JP2008071440W WO2009084346A1 WO 2009084346 A1 WO2009084346 A1 WO 2009084346A1 JP 2008071440 W JP2008071440 W JP 2008071440W WO 2009084346 A1 WO2009084346 A1 WO 2009084346A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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phase
hall sensor
hall sensors
hall
angle
Prior art date
Application number
PCT/JP2008/071440
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Yasushi Yoshida
Yuji Arinaga
Original Assignee
Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki filed Critical Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki
Priority to JP2009547960A priority Critical patent/JPWO2009084346A1/ja
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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
    • G01D5/14—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 the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—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 the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—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 the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic encoder device that detects the rotational position of a servo motor used in a robot, a machine tool, or the like.
  • FIG. 8 is a configuration diagram of a magnetic encoder showing the first prior art.
  • a concentric cylindrical magnetic body 3 on the outer circle of a disk-like permanent magnet 2 attached to a shaft 11. That is, the magnet 2 and the magnetic body 3 are opposed to each other with a gap.
  • Hall sensors 47 and 48 are mounted 90 ° apart in this gap, and a change in the magnetic flux density of the gap due to the rotation of the permanent magnet 2 is detected to detect the rotational position.
  • the magnetic encoder disclosed in the first prior art is magnetized on the outer periphery of a circular magnet and the Hall elements are arranged with a gap therebetween. There is a problem that the detection angle accuracy is deteriorated because the detection signal includes a harmonic component.
  • FIG. 9 is a configuration diagram of a magnetic encoder showing the second prior art.
  • reference numerals 41 to 46 denote six magnetic field detecting elements arranged on the inner side of the fixed body 30 at positions shifted from each other by a mechanical angle of 60 °.
  • the magnetic field detection elements 41 to 46 are a total of three pairs of two magnetic field detection elements 41 and 42, magnetic field detection elements 43 and 44, and magnetic field detection elements 45 and 46 provided at positions where the mechanical angle is 180 ° out of phase. It is composed of things.
  • FIG. 10 is a block diagram of a signal processing circuit according to the second prior art.
  • reference numerals 51 to 53 denote first differential amplifiers.
  • the first differential amplifier 51 calculates a differential signal between the output signal V41 of the magnetic field detection element 41 and the output signal V42 of the magnetic field detection element 42, and the first differential amplifier 51
  • the amplifier 52 calculates the differential signal between the output signal V43 of the magnetic field detection element 43 and the output signal V44 of the magnetic field detection element 44, and the first differential amplifier 53 outputs the output signal V45 of the magnetic field detection element 45 and the output of the magnetic field detection element 46.
  • the differential signal of the signal V46 is calculated.
  • the first differential amplifiers 51 to 53 remove the even-order harmonic components by taking the difference between the output signals of the pair of magnetic field detection elements located at 180 ° facing positions.
  • Reference numerals 54 and 55 denote second differential amplifiers for calculating differential signals of the first differential amplifiers 51 and 52 and the first differential amplifiers 52 and 53, respectively.
  • the second differential amplifiers 54 and 55 combine the two differential output signals after removing the harmonic components at the time of even numbers, and take the sum to obtain the remaining third-order harmonics included in the differential output signal. Remove ingredients.
  • the output signals Va and Vb of the second differential amplifiers 54 and 55 have a relationship of sine wave and cosine wave, and the angle calculation circuit 56 calculates tan ⁇ 1 (Va / Vb) of both signals to obtain the rotation angle ⁇ . Is calculated.
  • the number of magnetic field detection elements is increased from four to six, and the number of leads connected from the magnetic field detection elements to the signal processing circuit is increased, resulting in a problem that reliability is deteriorated and workability is deteriorated. .
  • the number of magnetic field detection elements is increased from four to six, and the number of leads connected from the magnetic field detection elements to the signal processing circuit is increased, resulting in a problem that reliability is deteriorated and workability is deteriorated.
  • it is impossible to remove odd-order harmonic components exceeding the third order there is a limit to high accuracy. Therefore, as another conventional technique, there are six magnetic fields at positions that are 60 ° out of phase with each other in the circumferential direction through a gap in a disk-shaped permanent magnet magnetized in one direction perpendicular to the rotation axis.
  • FIG. 11 is a block diagram of the position signal detector of the third prior art.
  • reference numeral 2 denotes a permanent magnet attached to a rotating body (not shown), which is magnetized in one direction perpendicular to the axial direction of the rotating body as indicated by an arrow M in the figure.
  • Arrow R indicates the direction of rotation.
  • a Hall sensor 4 detects the magnetic field of the permanent magnet 2 and converts it into a voltage.
  • FIG. 12 is a connection diagram of the Hall sensor of the magnetic encoder device according to the third prior art.
  • reference numeral 70 denotes a position signal detection unit comprising eight hall sensors.
  • a is a positive input terminal of the hall sensor 4
  • b is a negative input terminal
  • c is a positive output terminal
  • d is a negative output terminal.
  • the input sides of the eight hall sensors are connected in series and are driven by a power source 9 disposed in the signal processing circuit 80.
  • the output side is a parallel connection in which positive output terminals are connected to each other and negative output terminals are connected to each other as a set of Hall sensors at a mechanical angle of 60 °. That is, for the A 1- phase Hall sensor and the C 1- phase Hall sensor, the A 1- phase Hall sensor positive output terminal c and the C 1- phase Hall sensor positive output terminal c are connected, and the A 1- phase Hall sensor negative output terminal d and C A one- phase Hall sensor negative output terminal d is connected.
  • the B 1- phase Hall sensor and the D 1- phase Hall sensor, the A 2- phase Hall sensor and the C 2- phase Hall sensor, and the B 2- phase Hall sensor and the D 2- phase Hall sensor are connected in the same manner.
  • C 1 , D 1 , C are located at a mechanical angle of 60 ° with respect to A 1 , B 1 , A 2 and B 2 phase Hall sensors arranged in order every 90 °. 2 and D 2 phase hall sensors are arranged, and the outputs of the A 1 , B 1 , A 2 and B 2 phase hall sensors and the outputs of the C 1 , D 1 , C 2 and D 2 phase hall sensors are respectively connected in parallel. Is a point.
  • This connection is made by the position signal detection unit 70 shown in FIG. 12, and the number of lead wires from the position signal detection unit to the signal processing circuit 80 is usually the number of sensors ⁇ 2 as the signal line and the power line.
  • each Hall sensor 4 detects a change in the magnetic field and outputs a sinusoidal signal having one cycle per rotation.
  • the output signal from each Hall sensor includes even-order and odd-order harmonic components in addition to the fundamental signal of one cycle per rotation. It will be described that the third-order and even-order harmonic components can be suppressed in this embodiment.
  • FIG. 13 is a graph showing the detection principle in this prior art.
  • Va1 is the fundamental wave output signal obtained from the A 1- phase Hall sensor
  • Vc1 is the fundamental wave output signal obtained from the C 1- phase Hall sensor
  • Va3 is the third harmonic of the output signal of the A 1- phase Hall sensor.
  • signal, Vc3 is the third harmonic signal with the output signal of the C 1-phase Hall sensor.
  • Vac1 is an output signal when the outputs of the A 1- phase Hall sensor and the C 1- phase Hall sensor are connected in parallel.
  • a 1-phase and C 1 phase Hall sensor is arranged in 60 ° position in mechanical angle from each other, since the connecting both Hall sensors in parallel, A 1-phase And the third harmonic component contained in the output signal of the C 1- phase Hall sensor have a phase difference of 180 ° in electrical angle with each other, and the third harmonic component is cancelled. That is, a signal in which the third harmonic component is canceled is obtained between the output terminals of the Hall elements connected in parallel (between the terminals cd).
  • the third harmonic components are canceled between the output terminals connected in parallel. Signal.
  • Output signals from the four sets of Hall sensors connected in parallel are amplified by the differential amplifiers 81 to 84 in the signal processing circuit 80 shown in FIG. 12, and then output signals from the differential amplifiers 81 and 83, respectively.
  • Is differentially amplified by a differential amplifier 85, and output signals from the differential amplifiers 82 and 84 are differentially amplified by a differential amplifier 86.
  • the output signals from the differential amplifiers 81 and 83 and the output signals from the differential amplifiers 82 and 84 are output signals from the Hall sensor set that are 180 ° opposite to each other. Harmonic components are removed.
  • the output signal Va from the differential amplifier 85 and the output signal Vb from the differential amplifier 86 are input to the angle conversion circuit 87.
  • Va and Vb are sinusoidal signals having a phase difference of 90 ° from each other, and are converted into an angle signal ⁇ by calculation of tan ⁇ 1 (Va / Vb).
  • the magnetic encoder disclosed in the first prior art is magnetized on the outer periphery of a circular magnet and has Hall elements arranged with a gap, but the magnetic flux density distribution is distorted. There is a problem that the detection angle accuracy is deteriorated because the detection signal of the Hall element includes a harmonic component.
  • the magnetic encoder disclosed in the second prior art has six magnetic field detecting elements whose mechanical angles are shifted by 60 ° in the circumferential direction and are positioned 180 ° opposite to each other. By detecting a differential signal between certain magnetic field detection elements, even-order harmonic components are canceled, and the differential output signals are combined to remove third-order harmonic components.
  • the magnetic encoder disclosed in the third prior art is: Since the Hall elements arranged at 360 / N or 180 / N are arranged for the four Hall elements arranged in order every 90 ° and connected in parallel, the N-order harmonic components can be suppressed. . Further, since the outputs of the Hall elements are connected in parallel, a highly accurate magnetic encoder device can be provided without increasing the number of output signal leads.
  • the number of output signal leads is at least eight, and further wiring saving is necessary in terms of reliability and workability.
  • a differential amplifier is required to make the eight output signals from the Hall elements connected in parallel to four, and there is a problem that the circuit configuration is complicated and hinders downsizing of the signal processing unit. .
  • the present invention has been made in view of such problems, and provides a high-precision magnetic encoder device that reduces the number of lead wires from a magnetic field detection element to a signal processing circuit and has a simple circuit configuration. Objective.
  • the invention according to claim 1 is a disk-shaped or ring-shaped permanent magnet attached to the rotating body and magnetized in one direction perpendicular to the axial direction of the rotating body, and is opposed to the permanent magnet through a gap.
  • a magnetic encoder comprising a magnetic field detection element attached to a fixed body and a signal processing circuit for processing a signal from the magnetic field detection element
  • the magnetic field detection elements are sequentially arranged at 90 ° mechanical angles.
  • N 180 / N (where N is an odd number of 3 or more) C 1 , D 1 , C 2 and D 2 phase Hall sensors, and positive outputs of two Hall elements adjacent at an angle ⁇ Connect the terminals and negative output terminals respectively.
  • the invention described in claim 2 is characterized in that the N is 3.
  • the invention described in claim 3 is characterized in that the N is 5.
  • a disk-shaped or ring-shaped permanent magnet that is attached to a rotating body and is magnetized in one direction perpendicular to the axial direction of the rotating body, and a gap is provided in the permanent magnet.
  • a signal processing circuit for processing a signal from the magnetic field detection element, the magnetic field detection elements are arranged at 90 ° mechanical angles.
  • Angle A 1 360 / N with respect to the A 1 , B 1 , A 2 and B 2 phase Hall sensors arranged in order, and the A 1 , B 1 , A 2 and B 2 phase Hall sensors.
  • the invention described in claim 5 is characterized in that the N 1 is 3 and the N 2 is 5.
  • the Hall sensors arranged at 360 / N or 180 / N at the mechanical angle are arranged for the four Hall sensors arranged at intervals of 90 ° at the mechanical angle, respectively.
  • N-order harmonic components can be suppressed.
  • the output of the Hall sensor at a position that is 360 / N or 180 / N different in mechanical angle is connected in parallel, and the output of the Hall sensor that is at a position opposite to the mechanical angle by 180 ° is connected in reverse parallel.
  • the number of output signal leads can be reduced. Accordingly, the number of leads to the signal processing circuit is reduced, and a differential amplifier for converting the eight output signals from the Hall sensor to four becomes unnecessary, and a highly accurate magnetic encoder device having a simple circuit configuration. Can be provided.
  • an arrangement of 360 / N 1 or 180 / N 1 in mechanical angle and 360 / N respectively Since the Hall sensors are arranged at 2 or 180 / N 2 and are connected in parallel, the harmonic components of a plurality of orders of N 1st order and N 2nd order can be removed.
  • the arrangement of 360 / N 1 or 180 / N 1 and the output of the Hall sensor at different positions of 360 / N 2 or 180 / N 2 are connected in parallel, and the Hall sensor at a position facing 180 ° is connected. Since the outputs are connected in antiparallel, the number of output signal leads can be reduced. Accordingly, the number of leads to the signal processing circuit is reduced, and a differential amplifier for reducing the 16 output signals from the Hall sensor to 8 is unnecessary, and a high-precision magnetic encoder with a simple circuit configuration is provided.
  • An apparatus can be provided.
  • the block diagram of the position signal detection part of the magnetic-type encoder apparatus which shows 1st Example of this invention.
  • Connection diagram of hall sensor of magnetic encoder device of first embodiment of the present invention Connection diagram showing another Hall sensor driving method of the magnetic encoder device according to the first embodiment of the present invention.
  • the block diagram of the position signal detection part of the magnetic-type encoder apparatus which shows 2nd Example of this invention.
  • the block diagram of the position signal detection part of the magnetic-type encoder apparatus which shows 3rd Example of this invention.
  • Connection diagram of Hall sensor of magnetic encoder device of third embodiment of the present invention The block diagram of the position signal detection part of the magnetic-type encoder apparatus which shows 4th Example of this invention.
  • Configuration diagram of magnetic encoder showing first prior art Configuration diagram of magnetic encoder showing second prior art Block diagram of signal processing circuit of magnetic encoder in second prior art Configuration diagram of position signal detector of magnetic encoder device showing third prior art Connection diagram of Hall sensor of magnetic encoder device in third prior art Graph showing the detection principle of the magnetic encoder device in the third prior art
  • Rotating body 11 Shaft (Rotating shaft) 2 Permanent magnet 21 Ring-type permanent magnet 3 Magnetic body 30 Fixed body 4, 47, 48 Hall sensor 40 Position signal detection unit 41-46 Magnetic field detection element 50, 80 Signal processing circuit 51-53 First differential amplifier 54, 55 First 2 differential amplifiers 56 and 87 angle calculation circuit 70 position signal detectors 81 to 86 differential amplifier 9 power supply
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a position signal detector of a magnetic encoder device showing a first embodiment of the present invention.
  • reference numeral 2 denotes a permanent magnet attached to a rotating body (not shown), which is magnetized in one direction perpendicular to the axial direction of the rotating body as indicated by an arrow M in the figure.
  • Arrow R indicates the direction of rotation.
  • a Hall sensor 4 detects the magnetic field of the permanent magnet 2 and converts it into a voltage.
  • FIG. 2 is a connection diagram of the Hall sensor of the magnetic encoder device according to the present embodiment.
  • reference numeral 70 denotes a position signal detection unit comprising eight hall sensors.
  • a is a positive input terminal of the hall sensor 4
  • b is a negative input terminal
  • c is a positive output terminal
  • d is a negative output terminal.
  • the input sides of the eight hall sensors are connected in series and are driven by a power source 9 disposed in the signal processing circuit 80.
  • a terminal that outputs a positive voltage is a terminal that outputs a negative voltage relative to the negative output terminal d.
  • the output side is a parallel connection in which positive output terminals are connected to each other and negative output terminals are connected to each other as a set of Hall sensors at a mechanical angle of 60 °. That is, for the A 1- phase Hall sensor and the C 1- phase Hall sensor, the A 1- phase Hall sensor positive output terminal c and the C 1- phase Hall sensor positive output terminal c are connected, and the A 1- phase Hall sensor negative output terminal d and C A one- phase Hall sensor negative output terminal d is connected.
  • the B 1- phase Hall sensor and the D 1- phase Hall sensor, the A 2- phase Hall sensor and the C 2- phase Hall sensor, and the B 2- phase Hall sensor and the D 2- phase Hall sensor are connected in the same manner.
  • each Hall sensor 4 detects a change in the magnetic field and outputs a sinusoidal signal having one cycle per rotation.
  • the output signal from each Hall sensor 4 includes even-order and odd-order harmonic components in addition to the fundamental wave signal of one cycle per rotation.
  • the third and even harmonic components can be suppressed by connecting the output signals of the Hall sensor 4 arranged at a mechanical angle of 60 ° in parallel as in the third prior art. is there.
  • the output signals from the Hall sensor groups that are 180 ° opposite to each other are differentiated. It can be obtained as a motion signal.
  • the differential signal obtained from the A 1 , C 1 , A 2 , C 2 phase Hall sensor and the differential signal obtained from the B 1 , D 1 , B 2 , D 2 phase Hall sensor are differentially amplified by differential amplifiers 85 and 86, respectively.
  • the output signal Va from the differential amplifier 85 and the output signal Vb from the differential amplifier 86 are input to the angle conversion circuit 87.
  • Va and Vb are sinusoidal signals having a phase difference of 90 ° from each other, and are converted into an angle signal ⁇ by calculation of tan ⁇ 1 (Va / Vb).
  • the output signals from the hall sensor sets at the position opposite to the 180 ° position in the signal processing circuit are obtained by connecting in parallel the output terminals of the hall sensors at the mechanical angle of 60 ° in the position signal detection unit. Therefore, the third-order and even-order harmonic components are suppressed, and an accurate angle signal can be obtained with a small number of lead wires.
  • a differential amplifier for converting the eight output signals from the Hall sensor to four becomes unnecessary, the circuit configuration can be simplified, and the signal processing unit can be downsized.
  • the driving power source of the Hall sensor can be a constant voltage power source.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a position signal detector of a magnetic encoder device showing a second embodiment of the present invention.
  • reference numeral 2 denotes a permanent magnet attached to a rotating body (not shown), which is magnetized in one direction perpendicular to the axial direction of the rotating body as indicated by an arrow M in the figure.
  • a Hall sensor 4 detects the magnetic field of the permanent magnet 2 and converts it into a voltage.
  • This embodiment differs from the first embodiment, C 1 phase, D 1 phase, C 2 phase, D 2 phase Hall sensors A 1-phase, B 1 phase, A 2-phase, with respect to B 2 phase Hall sensors Each point is arranged at a position of 36 °.
  • connection of the Hall sensor and the connection to the signal processing circuit in the position signal detection unit are the same as in FIG.
  • the hall sensors forming a pair are arranged at a mechanical angle of 36 °, and the outputs of both hall sensors are connected in parallel.
  • the fifth harmonic components included in the output signals of the Hall sensors that form a pair have a phase difference of 180 ° in electrical angle with each other, and the fifth harmonic components are cancelled. That is, a signal in which the fifth harmonic component is canceled is obtained between the output terminals of the Hall elements connected in parallel (between the terminals cd).
  • FIG. 5 is a block diagram of a position signal detector of a magnetic encoder device showing a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a connection diagram of the Hall sensor of the magnetic encoder device according to this embodiment.
  • the outputs of the three hall sensors are connected in parallel by connecting the positive outputs and the negative outputs of the three hall sensors of A 1- phase, C 1- phase and E 1- phase hall sensors. ing.
  • the Hall sensors that are 180 ° opposite to each other are connected in reverse parallel with the positive output terminal and the negative output terminal connected to each other.
  • the A 1- phase Hall sensor positive output terminal c and the A 2- phase Hall sensor negative output terminal d are connected, and the A 1- phase Hall sensor negative output terminal d and A A two- phase Hall sensor positive output terminal c is connected.
  • B 1 phase hall sensor and B 2 phase hall sensor, C 1 phase hall sensor and C 2 phase hall sensor, D 1 phase hall sensor and D 2 phase hall sensor, E 1 phase hall sensor and E 2 phase hall sensor, F 1 are connected in the same for the phase Hall sensor and F 2 phase Hall sensor.
  • the mechanical angle canceling the third harmonic component with respect to the A 1 phase, the B 1 phase, the A 2 phase, and the B 2 phase Hall sensor, and the fifth harmonic component are at a mechanical angle. Since the Hall sensors are respectively arranged at 36 ° mechanical angles for canceling and the signals connected in parallel are taken out, the third harmonic component and the fifth harmonic component can be removed. Further, the number of lead wires from the position signal detection unit 70 to the signal processing circuit 80 may be six as in the first and second embodiments, and reliability and workability decrease due to the increase in Hall sensors. Can be prevented. In addition, a differential amplifier for converting the eight output signals from the Hall sensor to four is unnecessary, the circuit configuration can be simplified, and the signal processing unit can be downsized.
  • FIG. 7 is a block diagram of a position signal detector of a magnetic encoder device showing a fourth embodiment of the present invention.
  • 21 is a ring-type permanent magnet attached to a rotating body (not shown) and is magnetized in one direction perpendicular to the axial direction of the rotating body as indicated by an arrow M in the figure.
  • Reference numeral 4 denotes a hall sensor disposed inside the ring-type permanent magnet 21 via a gap.
  • This embodiment is different from the third embodiment in that the permanent magnet 2 is a ring-shaped permanent magnet 21. Accordingly, the present invention can be applied to an outer rotor type motor having a hollow shaft that does not rotate.
  • the present invention can be used as a magnetic encoder device that detects the rotational position of a servo motor used in a robot or a machine tool.

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Abstract

　磁界検出素子から信号処理回路へのリード線数を減少させ、回路構成も簡単な高精度の磁気式エンコーダ装置を提供する。 　永久磁石（２）の周囲に空隙を介して機械角で９０°おきに順にＡ１相、Ｂ１相、Ａ２相、Ｂ２相ホールセンサを順に配置し、Ａ１相、Ｂ１相、Ａ２相、Ｂ２相ホールセンサに対してそれぞれ機械角で６０°位置にＣ１相、Ｄ１相、Ｃ２相、Ｄ２相ホールセンサを配置し、互いに機械角で６０°位置にあるホールセンサを組として正出力端子同士及び負出力端子同士を接続する。さらに、１８０°対向位置にあるホールセンサの出力端子同士をそれぞれ逆並列に接続する。

Description

磁気式エンコーダ装置
　本発明は、ロボットや工作機などに使用するサーボモータの回転位置を検出する磁気式エンコーダ装置に関する。
　従来、円形の磁石の外周上に着磁し、この磁石と空隙を隔てて対向し、互いに９０°離れた位置にホール素子を配置した位置検出器が開示されている（例えば特許文献１参照）。
　図８は、第１の従来技術を示す磁気式エンコーダの構成図である。
　図において、シャフト１１に取付けられた円板状の永久磁石２の外円には同心状に円筒形の磁性体３がある。つまり、磁石２と磁性体３は空隙を隔てて対向している。この空隙にホールセンサ４７、４８が９０°離れて取付けられ、永久磁石２の回転に伴う空隙の磁束密度の変化を検出し、回転位置を検出している。
　しかしながら、第１の従来技術に開示された磁気式エンコーダは、円形の磁石の外周上に着磁し、空隙を隔てホール素子を配置しているが、磁束密度分布が歪みを持つ場合、ホール素子の検出信号に高調波成分を含むため検出角度精度が悪くなるという問題があった。
　そこで、この改良技術として、回転軸と垂直な一方向に着磁された円板状の永久磁石に空隙を介して互いに周方向に機械角で６０°位相をずらした位置に６個の磁界検出素子を配置し、偶数次と３次の高調波成分を除去する磁気式エンコーダ装置が開示されている（例えば特許文献２参照）。
　図９は、この第２の従来技術を示す磁気式エンコーダの構成図である。
　図において、４１～４６は固定体３０の内側に互いに機械角で６０°位相をずらした位置に配置された６個の磁界検出素子である。
　磁界検出素子４１～４６は機械角で１８０°位相がずれた位置に設けた２個１対の磁界検出素子４１と４２、磁界検出素子４３と４４、及び磁界検出素子４５と４６の計３対のもので構成されている。
　図１０は、第２の従来技術の信号処理回路のブロック図である。
　図において、５１～５３は第１差動増幅器で、第１差動増幅器５１は磁界検出素子４１の出力信号Ｖ４１と磁界検出素子４２の出力信号Ｖ４２の差動信号を演算し、第１差動増幅器５２は磁界検出素子４３の出力信号Ｖ４３と磁界検出素子４４の出力信号Ｖ４４の差動信号を演算し、第１差動増幅器５３は磁界検出素子４５の出力信号Ｖ４５と磁界検出素子４６の出力信号Ｖ４６の差動信号を演算する。前記第１差動増幅器５１～５３は、１８０°対向位置にある１対の磁界検出素子同士の出力信号の差を取ることにより、偶数次高調波成分を除去する。
　５４、５５は第２差動増幅器で、それぞれ第１差動増幅器５１と５２、第１差動増幅器５２と５３の差動信号を演算している。第２差動増幅器５４，５５は偶数時の高調波成分を除去した後の差動出力信号を２つずつ組み合わせて和を取ることにより、差動出力信号に含まれる残りの３次の高調波成分を除去する。第２差動増幅器５４、５５の出力信号Ｖa、Ｖbは正弦波、余弦波の関係になっており、角度演算回路５６によって両信号のｔａｎ－１（Ｖa／Ｖb）演算を行い、回転角度θを算出している。
　しかしながら、上記従来技術では磁界検出素子数が４個から６個に増え、磁界検出素子から信号処理回路へ接続するリード本数も増えるため、信頼性が悪くなり作業性も悪くなるという問題があった。また、３次を超える奇数次の高調波成分を除去することができないため、高精度化に対して限界があった。そこで、別の従来技術として、回転軸と垂直な一方向に着磁された円板状の永久磁石に空隙を介して互いに周方向に機械角で６０°位相をずらした位置に６個の磁界検出素子を配置し、偶数次と３次の高調波成分を除去する代わりに、９０°おきに順に配置した４個のホール素子に対してそれぞれ３６０／Ｎ又は１８０／Ｎ(但し、Ｎは３以上の奇数)に配置した複数のホール素子を配置し、それぞれのホール素子を並列に接続することにより、偶数次とＮ次の高調波成分を抑制でき、出力信号のリード本数の増加を抑えた磁気式エンコーダ装置が開示されている（例えば特許文献３参照）。
　図１１は、この第３の従来技術の位置信号検出部の構成図である。
　図において、２は図示しない回転体に取付けられた永久磁石であり、図中矢印Ｍで示すような回転体の軸方向と垂直な一方向に磁化されている。矢印Ｒは回転方向を示す。４は永久磁石２の磁界を検出し電圧に変換するホールセンサである。
　ホールセンサ４は、永久磁石２の周囲に空隙を介して９０°おきに順に配置されたＡ１相、Ｂ１相、Ａ２相、Ｂ２相ホールセンサと、Ａ１相、Ｂ１相、Ａ２相、Ｂ２相ホールセンサに対してそれぞれ機械角で６０°（α＝１８０／Ｎ、Ｎ＝３の場合に相当）位置に配置されたＣ１相、Ｄ１相、Ｃ２相、Ｄ２相ホールセンサの合計８個のホールセンサから構成されている。
　図１２は、この第３の従来技術における磁気式エンコーダ装置のホールセンサの接続図である。
　図において７０は８個のホールセンサからなる位置信号検出部である。また、ａはホールセンサ４の正入力端子、ｂは負入力端子、ｃは正出力端子、ｄは負出力端子を示す。８個ホールセンサの入力側は直列に接続され、信号処理回路８０に配置された電源９で駆動されている。
　出力側は、互いに機械角で６０°位置にあるホールセンサを組として正出力端子同士及び負出力端子同士を接続した並列接続となっている。すなわち、Ａ１相ホールセンサとＣ１相ホールセンサについては、Ａ１相ホールセンサ正出力端子ｃとＣ１相ホールセンサ正出力端子ｃを接続し、Ａ１相ホールセンサ負出力端子ｄとＣ１相ホールセンサ負出力端子ｄを接続している。Ｂ１相ホールセンサとＤ１相ホールセンサ、Ａ２相ホールセンサとＣ２相ホールセンサ、Ｂ２相ホールセンサとＤ２相ホールセンサについても同様に接続されている。
　この第３の従来技術の特徴は、９０°おきに順に配置されたＡ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサに対してそれぞれ機械角で６０°位置にＣ１、Ｄ１、Ｃ２及びＤ２相ホールセンサを配置し、Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサとＣ１、Ｄ１、Ｃ２及びＤ２相ホールセンサの出力をそれぞれ並列に接続している点である。
　なお、この接続は、図１２に示す位置信号検出部７０で行なうものであり、位置信号検出部から信号処理回路８０へのリード線の本数は、通常は信号線としてセンサ数×２と電源線２本が必要であり、第２従来技術のように６個のホールセンサを用いる場合、６×２＋２＝１４本必要であるがこの実施例では１０本にまで削減できる。
　次に、動作について説明する。
　永久磁石２が回転すると各ホールセンサ４は磁界の変化を検出し、１回転に１周期の正弦波状の信号を出力する。実際には、各ホールセンサからの出力信号は１回転に１周期の基本波信号のほかに偶数次及び奇数次の高調波成分を含んでいる。この実施例おいて３次及び偶数次の高調波成分を抑制できることを説明する。
　図１３はこの従来技術における検出原理を示すグラフである。
　図においてＶa1はＡ１相ホールセンサから得られる基本波の出力信号、Ｖc1はＣ１相ホールセンサから得られる基本波の出力信号、Ｖa3はＡ１相ホールセンサの出力信号がもつ３次高調波信号、Ｖc3はＣ１相ホールセンサの出力信号がもつ３次高調波信号である。Ｖac1はＡ１相ホールセンサとＣ１相ホールセンサの出力を並列接続したときの出力信号である。
　この第３の従来技術では位置信号検出部７０において、Ａ１相とＣ１相ホールセンサは互いに機械角で６０°位置に配置し、両ホールセンサを並列に接続しているので、Ａ１相とＣ１相ホールセンサの出力信号に含まれる３次高調波成分はお互いに電気角で１８０°の位相差を持つことになり、３次高調波成分はキャンセルされる。すなわち、並列接続したホール素子の出力端子間（端子ｃｄ間）からは３次高調波成分がキャンセルされた信号が得られる。
　同様にしてＢ１相とＤ１相ホールセンサ、Ａ２相とＣ２相ホールセンサ、Ｂ２相とＤ２相ホールセンサにおいて、それぞれの並列接続した出力端子間は３次高調波成分がキャンセルされた信号となる。
　これらの並列接続された４組のホールセンサからの出力信号は、図１２に示す信号処理回路８０において、それぞれ差動増幅器８１乃至８４で増幅された後、差動増幅器８１と８３からの出力信号は差動増幅器８５で差動増幅され、差動増幅器８２と８４からの出力信号は差動増幅器８６で差動増幅される。差動増幅器８１と８３からの出力信号及び差動増幅器８２と８４からの出力信号は、お互いに１８０°対向位置にあるホールセンサ組からの出力信号であり、差動増幅することによって偶数次の高調波成分が除去される。
　差動増幅器８５からの出力信号Ｖａ及び差動増幅器８６からの出力信号Ｖｂは角度変換回路８７に入力される。Ｖａ及びＶｂは互いに９０°位相の異なる正弦波状の信号であり、ｔａｎ－１（Ｖａ／Ｖｂ）の演算によって角度信号θに変換される。
　このように、この第３の従来技術では、位置信号検出部において互いに機械角で６０°位置にあるホールセンサの出力端子を並列接続し、信号処理回路において１８０°対向位置にあるホールセンサ組からの出力信号を差動増幅しているので、３次及び偶数次の高調波成分が抑制され、少ないリード線数で、精度の良い角度信号が得られる。
特開昭５８－１６２８１３号公報 特開２００１-３３２７７号公報 ＰＣＴ／ＪＰ２００７／５７６７７号公報
　上記のように、第１の従来技術に開示された磁気式エンコーダは、円形の磁石の外周上に着磁し、空隙を隔てホール素子を配置しているが、磁束密度分布が歪みを持つ場合、ホール素子の検出信号に高調波成分を含むため検出角度精度が悪くなるという問題があった。
　この問題を解決するため、第２の従来技術に開示された磁気式エンコーダは、互いに周方向に機械角で６０°位相がずれている磁界検出素子を６個配置し、１８０°対向する位置にある磁界検出素子同士の差動信号を検出することによって偶数次の高調波成分をキャンセルすると共に、この差動出力信号を組み合わせて３次の高調波成分を除去している。
　しかしながら、磁界検出素子数が４個から６個に増え、磁界検出素子から信号処理回路へ接続するリード本数が増えるため、信頼性が悪くなり作業性も悪くなるという問題があった。また、３次を超える奇数次の高調波成分を除去することができないため、高精度化に対して限界があった。
　この問題を解決するため、第３の従来技術に開示された磁気式エンコーダ゛は、
　９０°おきに順に配置した４個のホール素子に対してそれぞれ３６０／Ｎ又は１８０／Ｎに配置したホール素子を配置し、それぞれ並列に接続しているので、Ｎ次の高調波成分を抑制できる。また、ホール素子の出力を並列に接続しているので、出力信号のリード本数を増やすこと無く、高精度の磁気式エンコーダ装置を提供することができる。
　しかしながら、出力信号のリード本数が最低でも８本必要であり、信頼性および作業性の点で、さらなる省配線化が必要であった。また、並列に接続したホール素子からの８本の出力信号を４本にするための差動増幅器が必要であり、回路構成が複雑で信号処理部の小型化を阻害するという問題点があった。
　本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、磁界検出素子から信号処理回路へのリード線数を減少させ、回路構成も簡単な高精度の磁気式エンコーダ装置を提供することを目的とする。
　上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
　請求項１に記載の発明は、回転体に取付けられ、前記回転体の軸方向と垂直な一方向に磁化された円板状またはリング状の永久磁石と、前記永久磁石に空隙を介して対向するように固定体に取付けられた磁界検出素子と、前記磁界検出素子からの信号を処理する信号処理回路とを備えた磁気式エンコーダにおいて、前記磁界検出素子は、機械角で９０°おきに順に配置されたＡ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサと、前記Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサに対して、それぞれ機械角で角度α＝３６０／Ｎ又はα＝１８０／Ｎ（但し、Ｎは３以上の奇数）の位置に配置されたＣ１、Ｄ１、Ｃ２及びＤ２相ホールセンサとを備え、角度αで隣接する２つのホール素子の正出力端子同士、および負出力端子同士をそれぞれ接続するとともに、それぞれ機械角で１８０°対向する２つのホール素子の正出力端子と負出力端子を接続したことを特徴とする磁気式エンコーダ装置である。
　また、請求項２に記載の発明は、前記Ｎが３であることを特徴としている。
　また、請求項３に記載の発明は、前記Ｎが５であることを特徴としている。
　また、請求項４に記載の発明は、回転体に取付けられ、前記回転体の軸方向と垂直な一方向に磁化された円板状またはリング状の永久磁石と、前記永久磁石に空隙を介して対向するように固定体に取付けられた磁界検出素子と、前記磁界検出素子からの信号を処理する信号処理回路とを備えた磁気式エンコーダにおいて、前記磁界検出素子は、機械角で９０°おきに順に配置されたＡ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサと、前記Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサに対してそれぞれ機械角で角度α１＝３６０／Ｎ１又はα１＝１８０／Ｎ１（但し、Ｎ１は３以上の奇数）の位置に配置されたＣ１、Ｄ１、Ｃ２及びＤ２相ホールセンサと前記Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサに対してそれぞれ機械角で角度α２＝３６０／Ｎ２又はα２＝１８０／Ｎ２（但し、Ｎ２は前記Ｎ１と異なる３以上の奇数）の位置に配置されたＥ１、Ｆ１、Ｅ２及びＦ２相ホールセンサとを備え、機械角で角度α１と機械角で角度α２で隣接する３つのホール素子の正出力端子同士、および負出力端子同士をそれぞれ接続するとともに、それぞれ機械角で１８０°対向する２つのホール素子の正出力端子と負出力端子を接続したことを特徴とする磁気式エンコーダ装置。
　また、請求項５に記載の発明は、前記Ｎ１が３、前記Ｎ２が５であることを特徴としている。
　請求項１に記載の発明によると、機械角で９０°おきに順に配置した４個のホールセンサに対してそれぞれ機械角で３６０／Ｎ又は１８０／Ｎに配置したホールセンサを配置し、それぞれ並列に接続しているので、Ｎ次の高調波成分を抑制できる。
　また、機械角で３６０／Ｎ又は１８０／Ｎ異なる位置にあるホールセンサの出力を並列に接続するとともに、機械角で１８０°対向する位置にあるホールセンサの出力を逆並列に接続しているので、出力信号のリード本数を減少させることができる。従って、信号処理回路へのリード本数を減少させるととともに、ホールセンサからの８本の出力信号を４本にするための差動増幅器が不要となり、回路構成の簡単な高精度の磁気式エンコーダ装置を提供することができる。
　また、請求項４に記載の発明によると、機械角で９０°おきに順に配置した４個のホールセンサに対してそれぞれ機械角で３６０／Ｎ１又は１８０／Ｎ１の配置と、３６０／Ｎ２又は１８０／Ｎ２にホールセンサを配置し、それぞれ並列に接続しているので、Ｎ１次とＮ２次の複数の次数の高調波成分を除去することができる。また、３６０／Ｎ１又は１８０／Ｎ１の配置、および３６０／Ｎ２又は１８０／Ｎ２の異なる位置にあるホールセンサの出力を並列に接続するとともに、１８０°対向する位置にあるホールセンサの出力を逆並列に接続しているので、出力信号のリード本数を減少させることができる。従って、信号処理回路へのリード本数を減少させるととともに、ホールセンサからの１６本の出力信号を８本にするための差動増幅器が不要になり、回路構成が簡単な高精度の磁気式エンコーダ装置を提供することができる。
本発明の第１実施例を示す磁気式エンコーダ装置の位置信号検出部の構成図 本発明の第１実施例の磁気式エンコーダ装置のホールセンサの接続図 本発明の第１実施例の磁気式エンコーダ装置の別のホールセンサの駆動方法を示す接続図 本発明の第２実施例を示す磁気式エンコーダ装置の位置信号検出部の構成図 本発明の第３実施例を示す磁気式エンコーダ装置の位置信号検出部の構成図 本発明の第３実施例の磁気式エンコーダ装置のホールセンサの接続図 本発明の第４実施例を示す磁気式エンコーダ装置の位置信号検出部の構成図 第１従来技術を示す磁気式エンコーダの構成図 第２従来技術を示す磁気式エンコーダの構成図 第２従来技術における磁気式エンコーダの信号処理回路のブロック図 第３従来技術を示す磁気式エンコーダ装置の位置信号検出部の構成図 第３従来技術における磁気式エンコーダ装置のホールセンサの接続図 第３従来技術における磁気式エンコーダ装置の検出原理を示すグラフ
符号の説明
１　回転体
１１　シャフト（回転軸）
２　永久磁石
２１　リング型永久磁石
３　磁性体
３０　固定体
４、４７、４８　ホールセンサ
４０　位置信号検出部
４１～４６　磁界検出素子
５０、８０　信号処理回路
５１～５３　第１差動増幅器
５４、５５　第２差動増幅器
５６、８７　角度演算回路
７０　位置信号検出部
８１～８６　差動増幅器
９　電源
　以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
　図１は、本発明の第１実施例を示す磁気式エンコーダ装置の位置信号検出部の構成図である。
　図において、２は図示しない回転体に取付けられた永久磁石であり、図中矢印Ｍで示すような回転体の軸方向と垂直な一方向に磁化されている。矢印Ｒは回転方向を示す。４は永久磁石２の磁界を検出し電圧に変換するホールセンサである。
　ホールセンサ４は、永久磁石２の周囲に空隙を介して９０°おきに順に配置されたＡ１相、Ｂ１相、Ａ２相、Ｂ２相ホールセンサと、Ａ１相、Ｂ１相、Ａ２相、Ｂ２相ホールセンサに対してそれぞれ機械角で６０°（α＝１８０／Ｎ、Ｎ＝３の場合に相当）位置に配置されたＣ１相、Ｄ１相、Ｃ２相、Ｄ２相ホールセンサの合計８個のホールセンサから構成されている。
　図２は、本実施例における磁気式エンコーダ装置のホールセンサの接続図である。
　図において７０は８個のホールセンサからなる位置信号検出部である。また、ａはホールセンサ４の正入力端子、ｂは負入力端子、ｃは正出力端子、ｄは負出力端子を示す。８個ホールセンサの入力側は直列に接続され、信号処理回路８０に配置された電源９で駆動されている。ここで、前記ホール素子の正入力端子ａに負入力端子ｂよりも高い電圧を印加した状態で永久磁石２のＮ極が接近したときに、前記ホール素子の正出力端子ｃとは相対的に正の電圧を出力する端子を、負出力端子ｄとは相対的に負の電圧を出力する端子である。
　出力側は、互いに機械角で６０°位置にあるホールセンサを組として正出力端子同士及び負出力端子同士を接続した並列接続となっている。すなわち、Ａ１相ホールセンサとＣ１相ホールセンサについては、Ａ１相ホールセンサ正出力端子ｃとＣ１相ホールセンサ正出力端子ｃを接続し、Ａ１相ホールセンサ負出力端子ｄとＣ１相ホールセンサ負出力端子ｄを接続している。Ｂ１相ホールセンサとＤ１相ホールセンサ、Ａ２相ホールセンサとＣ２相ホールセンサ、Ｂ２相ホールセンサとＤ２相ホールセンサについても同様に接続されている。
　さらに、互いに１８０°対向位置にあるホールセンサ同士の正出力端子と負出力端子をたすきがけに接続した逆並列接続となっている。すなわち、Ａ１相ホールセンサとＡ２相ホールセンサについては、Ａ１相ホールセンサ正出力端子ｃとＡ２相ホールセンサ負出力端子ｄを接続し、Ａ１相ホールセンサ負出力端子ｄとＡ２相ホールセンサ負出力端子ｃを接続している。Ｂ１相ホールセンサとＢ２相ホールセンサ、Ｃ１相ホールセンサとＣ２相ホールセンサ、Ｄ１相ホールセンサとＤ２相ホールセンサについても同様に接続されている。
　本発明が従来技術と異なる部分は、互いに１８０°対向位置にあるホールセンサ同士の出力端子をそれぞれ逆並列に接続している点である。
　なお、この接続は、図２に示す位置信号検出部７０で行なうものであり、位置信号検出部から信号処理回路へのリード線の本数は、第３の従来技術で８個のホールセンサを用いる場合、１０本必要であるが本実施例では６本にまで削減できる。
　次に、動作について説明する。
　永久磁石２が回転すると各ホールセンサ４は磁界の変化を検出し、１回転に１周期の正弦波状の信号を出力する。実際には、各ホールセンサ４からの出力信号は１回転に１周期の基本波信号のほかに偶数次及び奇数次の高調波成分を含んでいる。
　本実施例おいて、機械角で６０°位置に配置したホールセンサ４の出力信号を並列に接続することにより、３次及び偶数次の高調波成分を抑制できることは第３の従来技術と同じである。さらに、お互いに１８０°対向位置にあるホールセンサの正出力端子と負出力端子をたすきがけに接続した逆並列接続することにより、お互いに１８０°対向位置にあるホールセンサ組からの出力信号を差動信号として得ることができる。
　したがって、処理回路８０において、Ａ１、Ｃ１、Ａ２、Ｃ２相ホールセンサから得られた差動信号と、Ｂ１、Ｄ１、Ｂ２、Ｄ２相ホールセンサから得られた差動信号をそれぞれ差動増幅器８５と８６で差動増幅される。
　差動増幅器８５からの出力信号Ｖａ及び差動増幅器８６からの出力信号Ｖｂは角度変換回路８７に入力される。Ｖａ及びＶｂは互いに９０°位相の異なる正弦波状の信号であり、ｔａｎ－１（Ｖａ／Ｖｂ）の演算によって角度信号θに変換される。
　このように、本実施例では、位置信号検出部において互いに機械角で６０°位置にあるホールセンサの出力端子を並列接続し、信号処理回路において１８０°対向位置にあるホールセンサ組からの出力信号を差動増幅しているので、３次及び偶数次の高調波成分が抑制され、少ないリード線数で、精度の良い角度信号が得られる。また、ホールセンサからの８本の出力信号を４本にするための差動増幅器が不要になり、回路構成を簡単にでき、信号処理部の小型化が図れる。
　なお、図３のように、ホールセンサの駆動電源は、定電圧電源とすることも可能である。
　図４は、本発明の第２実施例を示す磁気式エンコーダ装置の位置信号検出部の構成図である。
　図において、２は回転体（図示せず）に取付けられた永久磁石であり、図中矢印Ｍで示すような回転体の軸方向と垂直な一方向に磁化されている。４は永久磁石２の磁界を検出し電圧に変換するホールセンサである。
　ホールセンサ４は、永久磁石２の周囲に空隙を介して９０°おきに順に配置されたＡ１相、Ｂ１相、Ａ２相、Ｂ２相ホールセンサと、Ａ１相、Ｂ１相、Ａ２相、Ｂ２相ホールセンサに対してそれぞれ３６°（α＝１８０／Ｎ、Ｎ＝５の場合に相当）位置に配置されたＣ１相、Ｄ１相、Ｃ２相、Ｄ２相ホールセンサの合計８個のホールセンサから構成されている。
　本実施例が第１実施例と異なる点は、Ｃ１相、Ｄ１相、Ｃ２相、Ｄ２相ホールセンサをＡ１相、Ｂ１相、Ａ２相、Ｂ２相ホールセンサに対してそれぞれ３６°の位置に配置した点である。
　なお、位置信号検出部におけるホールセンサの接続及び信号処理回路との接続は図２と同じである。
　本実施例では、組となるホールセンサを互いに機械角で３６°位置に配置し、両ホールセンサの出力を並列に接続している。組となるホールセンサの出力信号に含まれる５次高調波成分はお互いに電気角で１８０°の位相差を持つことになり、５次高調波成分はキャンセルされる。すなわち、並列接続したホール素子の出力端子間（端子ｃｄ間）からは５次高調波成分がキャンセルされた信号が得られる。
　また、７次以上の高調波を除去したい場合は、４つのホールセンサをそれぞれ９０°おきにＡ１相、Ｂ１相、Ａ２相、Ｂ２相としてホールセンサを配置し、α１＝３６０／Ｎ又はα２＝１８０／Ｎ、Ｎは７以上の整数とし、Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサに対してそれぞれα１又はα２度の位置にそれぞれＣ１、Ｄ１、Ｃ２及びＤ２相ホールセンサを配置する。高調波成分がお互いに電気角で１８０°の位相差をもつように組となるホールセンサの出力を接続すれば良い。
　図５は、本発明の第３実施例を示す磁気式エンコーダ装置の位置信号検出部の構成図である。
　図において、４つのホールセンサをそれぞれ９０°おきに順にＡ１相、Ｂ１相、Ａ２相、Ｂ２相として配置し、Ａ１相、Ｂ１相、Ａ２相、Ｂ２相ホールセンサに対してそれぞれ機械角で６０°位置（α＝１８０／Ｎ、Ｎ＝３の場合に相当）にＣ１相、Ｄ１相、Ｃ２相、Ｄ２相ホールセンサを配置し、Ａ１相、Ｂ１相、Ａ２相、Ｂ２相ホールセンサに対してそれぞれ３６°（α＝１８０／Ｎ、Ｎ＝５の場合に相当）位置にＥ１相、Ｆ１相、Ｅ２相、Ｆ２相ホールセンサを配置している。
　図６は、本実施例における磁気式エンコーダ装置のホールセンサの接続図である。
　図において、Ａ１相、Ｃ１相及びＥ１相ホールセンサの３個のホールセンサを組としてそれぞれの正出力同士及び負出力同士を接続する形で３個のホールセンサの出力を並列接続している。Ｂ１相、Ｄ１相、Ｆ１相ホールセンサの組、Ａ２相、Ｃ２相、Ｅ２相ホールセンサの組、Ｂ２相、Ｄ２相、Ｆ２相ホールセンサの組についても同様に接続されている。
　さらに、互いに１８０°対向位置にあるホールセンサは正出力端子と負出力端子をたすきがけに接続した逆並列接続となっている。すなわち、Ａ１相ホールセンサとＡ２相ホールセンサについては、Ａ１相ホールセンサ正出力端子ｃとＡ２相ホールセンサ負出力端子ｄを接続し、Ａ１相ホールセンサ負出力端子ｄとＡ２相ホールセンサ正出力端子ｃを接続している。Ｂ１相ホールセンサとＢ２相ホールセンサ、Ｃ１相ホールセンサとＣ２相ホールセンサ、Ｄ１相ホールセンサとＤ２相ホールセンサ、Ｅ１相ホールセンサとＥ２相ホールセンサ、Ｆ１相ホールセンサとＦ２相ホールセンサについても同様に接続されている。
　このように、本実施例では、Ａ１相、Ｂ１相、Ａ２相、Ｂ２相ホールセンサに対して３次高調波成分をキャンセルする機械角で６０°の位置と５次高調波成分をキャンセルする機械角で３６°の位置にホールセンサをそれぞれ配置し、並列接続した信号を取り出しているので３次高調波成分及び５次高調波成分を除去することができる。
　また、位置信号検出部７０から信号処理回路８０へのリード線の本数は、第１実施例、第２実施例と同様に６本で良く、ホールセンサの増加による信頼性、作業性の低下が防止できる。また、ホールセンサからの８本の出力信号を４本にするための差動増幅器が不要であり、回路構成を簡単にでき、信号処理部の小型化が図れる。
　図７は、本発明の第４実施例を示す磁気式エンコーダ装置の位置信号検出部の構成図である。
　図において、２１は図示しない回転体に取付けられたリング型永久磁石であり、図中矢印Ｍで示すような回転体の軸方向と垂直な一方向に磁化されている。４はリング型永久磁石２１の内側に空隙を介して配置されたホールセンサである。
　本実施例が第３実施例と異なる点は、永久磁石２をリング形状永久磁石２１としている点である。これにより、回転しない中空形状のシャフトを有したアウタロータタイプのモータに適用することができる。
　本発明は、ロボットや工作機などに使用するサーボモータの回転位置を検出する磁気式エンコーダ装置として利用できる。

Claims (5)

  1. 　回転体に取付けられ、前記回転体の軸方向と垂直な一方向に磁化された円板状またはリング状の永久磁石と、前記永久磁石に空隙を介して対向するように固定体に取付けられた磁界検出素子と、前記磁界検出素子からの信号を処理する信号処理回路とを備えた磁気式エンコーダにおいて、
    　前記磁界検出素子は、機械角で９０°おきに順に配置されたＡ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサと、前記Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサに対して、それぞれ機械角で角度α＝３６０／Ｎ又はα＝１８０／Ｎ（但し、Ｎは３以上の奇数）の位置に配置されたＣ１、Ｄ１、Ｃ２及びＤ２相ホールセンサとを備え、
    　前記角度αで隣接する２つのホール素子の正出力端子同士、および負出力端子同士をそれぞれ接続するとともに、それぞれ機械角で１８０°対向する２つのホール素子の正出力端子と負出力端子を接続したことを特徴とする磁気式エンコーダ装置。
  2. 　前記Ｎが３であることを特徴とする請求項１記載の磁気式エンコーダ装置。
  3. 　前記Ｎが５であることを特徴とする請求項１記載の磁気式エンコーダ装置。
  4. 　回転体に取付けられ、前記回転体の軸方向と垂直な一方向に磁化された円板状またはリング状の永久磁石と、前記永久磁石に空隙を介して対向するように固定体に取付けられた磁界検出素子と、前記磁界検出素子からの信号を処理する信号処理回路とを備えた磁気式エンコーダにおいて、
    　前記磁界検出素子は、機械角で９０°おきに順に配置されたＡ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサと、前記Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサに対してそれぞれ機械角で角度α１＝３６０／Ｎ１又はα１＝１８０／Ｎ１（但し、Ｎ１は３以上の奇数）の位置に配置されたＣ１、Ｄ１、Ｃ２及びＤ２相ホールセンサと前記Ａ１、Ｂ１、Ａ２及びＢ２相ホールセンサに対してそれぞれ機械角で角度α２＝３６０／Ｎ２又はα２＝１８０／Ｎ２（但し、Ｎ２は前記Ｎ１と異なる３以上の奇数）の位置に配置されたＥ１、Ｆ１、Ｅ２及びＦ２相ホールセンサとを備え、
    　機械角で角度α１と機械角で角度α２で隣接する３つのホール素子の正出力端子同士、および負出力端子同士をそれぞれ接続するとともに、それぞれ機械角で角度１８０°対向する２つのホール素子の正出力端子と負出力端子を接続したことを特徴とする磁気式エンコーダ装置。
  5. 　前記Ｎ１が３、Ｎ２が５であることを特徴とする請求項４記載の磁気式エンコーダ装置。
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