[发明专利]编码器、机电装置、机器人以及铁路车辆

说明书

技术领域

本发明涉及使用了磁传感器的编码器以及使用了该编码器的各种装置。

背景技术

作为使用了磁传感器的编码器，已知有专利文献1所记载的旋转编码器。在旋转编码器的旋转体，在其中心设置有第一磁体，在外周侧设置有环状的多个第二磁体。另外，在与旋转体对置的固定体上设置有检测第一磁体的磁场的第一磁敏元件、和检测第二磁体的磁场的第二磁敏元件。第一磁敏元件和第二磁敏元件分别由设置于相互正交的方向的2个磁阻抗图案构成。为了通过磁阻抗图案适当地检测磁场，以第一磁体以及第二磁体沿着朝向磁敏元件的方向(即与旋转轴平行的方向)被磁化，并被配置成其磁化面(与磁化方向正交的面)与磁敏元件对置。但是，使用这些第一磁敏元件与第二磁敏元件不能够检测绝对的旋转角度。因此，为了检测绝对的旋转角度，在固定体上设置有以90度的角度配置的2个霍尔元件。

专利文献1：日本特开2012－112707号公报

但是，在上述的以往的编码器中，由于使用磁阻抗图案来检测磁场，所以根据磁阻抗图案的阻抗的精度而限制了旋转角度的检测精度。一般地，提高磁阻抗图案的阻抗的精度很困难。因此，希望能够更高精度地检测旋转角度的技术。另外，并不限于旋转角度，一般地，希望能够高精度地检测位置的编码器。并且，关于机电装置，也希望能够使用编码器高精度地进行位置检测的技术。

发明内容

本发明是为了解决上述的课题的至少一部分而完成的，能够作为以下的方式来实现。

(1)根据本发明的一方式，提供测定相对于第一部件沿着规定的移动方向移动的第二部件的位置的编码器。该编码器具备：M极(M是偶数)的磁铁体，其包含设置于上述第二部件的多个小磁铁；以及2轴磁传感器电路，其距离上述磁铁体的表面具有一定的间隙地配置在上述第一部件上，生成表示上述第二部件相对于上述第一部件的位置的位置信号并输出。上述2轴磁传感器电路具有2个磁敏轴方向。构成上述磁铁体的各个小磁铁在与上述2轴磁传感器电路的磁敏面交叉的方向上被磁化。

根据该编码器，使用2轴磁传感器电路，所以能够高精度地进行位置检测。另外，构成磁铁体的各个小磁铁在与2轴磁传感器电路的磁敏面交叉的方向上被磁化，所以能够通过2轴磁传感器电路检测小磁铁的较强的磁场，其结果，能够进行高精度的位置检测。

(2)在上述编码器中，也可以为上述2轴磁传感器电路包含：多个X轴霍尔元件，它们用于测定沿着相互正交的X轴和Y轴中的上述X轴的磁场；以及多个Y轴霍尔元件，其测定沿着上述Y轴的磁场，根据上述多个X轴霍尔元件的输出信号和上述多个Y轴霍尔元件的输出信号，生成表示上述第二部件相对于上述第一部件的位置的位置信号并输出。

根据该结构，作为2轴磁传感器电路的多个霍尔元件的输出，能够得到磁失真较少的正弦波状的输出，能够基于这些磁失真较少的正弦波状输出高精度地进行位置检测。

(3)在上述编码器中，上述多个X轴传感器元件也可以包含沿着上述X轴配置在相互偏离的部位的第一组X轴霍尔元件和第二组X轴霍尔元件。另外，上述多个Y轴传感器元件也可以包含沿着上述Y轴配置在相互偏离的部位的第一组Y轴霍尔元件和第二组Y轴霍尔元件。上述2轴磁传感器电路进行下述动作：(a)通过取上述第一组X轴霍尔元件的输出信号和上述第二组X轴霍尔元件的输出信号的差，生成正弦波信号，(b)通过取上述第一组Y轴霍尔元件的输出信号和上述第二组Y轴霍尔元件的输出信号的差，生成余弦波信号，(c)根据上述正弦波信号和上述余弦波信号，生成表示上述第二部件相对于上述第一部件的位置的上述位置信号。

根据该结构，在2轴磁传感器电路的设置位置、由磁铁的磁通畸变引起的磁极位置略微错位的情况下，也能够进行准确的位置检测。

(4)在上述编码器中，也可以为上述第二部件是旋转体，上述磁铁体由相互在相反方向上被磁化的2个小磁铁构成的部件。

根据该结构，通过利用2轴磁传感器电路的霍尔元件检测由2个小磁铁构成的磁铁体的磁场，能够得到磁失真较少的正弦波状的输出。

(5)在上述编码器中，也可以为上述第二部件是旋转体，上述磁铁体包含多组由相互在相反方向被磁化的2个小磁铁构成的小磁铁对，上述多组小磁铁对沿着围绕上述旋转体的旋转轴的圆形的轨道配置。

根据该结构，能够进一步提高编码器的位置检测精度。

(6)在上述编码器中，各个小磁铁具有长方体形状，

各小磁铁对也可以具有2个小磁铁，和通过覆盖上述2个小磁铁的周围的至少一部分使上述小磁铁对的整体的形状成为等边梯形棱柱形状的覆盖部件。