[发明专利]多旋转编码器

说明书

技术领域

本发明涉及一种多旋转编码器，其无需接受来自外部的电力供给，就能够检测并保存电动机等中的旋转体的旋转方向以及转数。

背景技术

通常，例如用于检测电动机旋转轴的旋转角度的旋转编码器，由转盘和检测元件构成，该转盘与电动机旋转轴连结、且形成有光学图案或者磁性图案，该检测元件用于读取所述光学图案或者磁性图案。对于这种旋转编码器，已知如下方式，即，对由所述检测元件检测出的脉冲信号进行累计而检测旋转轴的旋转角度的增量式编码器，以及根据所述转盘上不同的多个图案检测转盘的绝对角度的绝对值式编码器。

另外，作为对旋转轴的大于或等于1圈的转数进行计数的方法，存在利用经由减速齿轮连接的所述绝对值式编码器的方法，以及利用所述增量式编码器对累计值进行计数，并以电气方式保存其值的方法。

对于后者的编码器，由于使转数的计数以及保存电子化，而具有能够简化编码器构造的优点，但因为即使在外部电源断开时，也需要以电气方式保存所得到的转数，因此需要搭载备用电池。由此，存在由于备用电池的定期更换而维护性不佳的课题。

另一方面，在前者的方式中，由于以机械方式对转数进行计数并保存，而具有能够与有无外部电源无关地保存转数的优点，但存在构造复杂化、成本上升以及难于实现高耐久化的课题。

因此，为了解决这些课题，提出有下述无电池式的多旋转编码器，其在以电气方式对转数进行计数并保存的同时，不使用备用电源。

作为该无电池式的多旋转编码器，提出有使用具有大巴克豪森效应的磁线的方式。该磁线通过在线内部使用硬磁体、在线外侧使用软磁体而构成。对于所述软磁体，磁化M相对于外部磁场H的关系如图13所示，表示在一定磁场中磁化M急剧反转的动作(大巴克豪森效应)。该反转速度与外部磁场H的施加方式无关而始终恒定。因此，利用这点，通过在与电动机旋转轴一起旋转的磁体周围设置内部包括所述磁线的线圈，从而能够不依赖于电动机的旋转速度而始终从线圈输出恒定的电压脉冲。

图14示出在所述无电池式的多旋转编码器中，电动机旋转轴的转数、从与旋转轴相对应的磁体向磁线施加的磁场、以及从线圈输出的电压脉冲。根据图14，可知根据电动机旋转轴的旋转方向CW(顺时针)、CCW(逆时针)，电压脉冲的产生位置以角度Ф错开，但在相同的旋转方向上，每进行一定旋转就产生正负的电压脉冲。由此，通过利用该电压脉冲的电力，能够进行无电池式下的多旋转的计数。

利用如上所述的无电池方式，例如在专利文献1中，提出有如下无电池式的多旋转编码器，即，在与电动机旋转轴一起旋转的2极磁化后的磁体的上方，以相位角成为90度的方式配置2个具有大巴克豪森效应的磁线，利用从分别在这2个磁线上卷绕的各线圈得到的正符号的电压脉冲的电力，驱动信号处理电路，利用所述电压脉冲进行旋转轴的转数检测。

专利文献1：日本特开2008-014799号公报

发明内容

然而，所述专利文献1的装置具有参照图15至图17而在下文中说明的问题。

在图15中，图示出在所述专利文献1的装置中，在电动机旋转轴旋转中向所述二个线圈A、B施加的磁场和电压脉冲之间的关系、和表示线圈A、B的状态的进行信号处理后的A相输出以及B相输出。如图15所示，线圈A、B伴随着所施加的磁场的反转，以90度的相位差输出正负不同符号的电压脉冲。信号处理电路仅提取正符号的电压脉冲，将产生电压脉冲的线圈的状态设为高，将未产生电压脉冲的线圈的状态设为低。图16的(a)示出与此时的电动机旋转轴的旋转相对应的A相输出以及B相输出。如图16的(a)所示，首先产生电压脉冲，此时在A相为高、B相为低的情况下，转数不变化。在下次产生电压脉冲，A相为低而B相为高时，以﹢1对转数进行累加。

下面，对电动机旋转轴的旋转在中途反转的情况进行叙述。图17图示出在专利文献1的装置中，电动机旋转轴的旋转方向从CW反转为CCW的情况下的向所述二个线圈A、B施加的磁场和电压脉冲之间的关系、和A相输出以及B相输出。图17的(a)示出在电动机旋转轴的旋转角旋转了175+Ф/2°以后，旋转轴从CW方向反转为CCW方向的情况。另外，图17的(b)示出与此时的电动机的转数相对应的A相输出以及B相输出。在产生了反转前的电压脉冲时，A相输出为低，B相输出为高，在反转后最初产生电压脉冲时，A相输出仍为低，B相输出仍为高。

这样，在A相以及B相的输出状态与产生前一次的电压脉冲时相同的情况下，判定为旋转方向发生了反转。反转后，在下一次A相输出变为低、B相输出变为高时，以﹣1对转数进行累加。