特開 2024-91057 エンコーダ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024091057

(43)【公開日】2024-07-04

(54)【発明の名称】エンコーダ

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/244 20060101AFI20240627BHJP

   G01D 5/245 20060101ALI20240627BHJP

【ＦＩ】

G01D5/244 E

G01D5/245 110L

【審査請求】有

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022207340

(22)【出願日】2022-12-23

(71)【出願人】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】森田 晃

【テーマコード（参考）】

2F077

【Ｆターム（参考）】

2F077AA20

2F077AA24

2F077CC02

2F077NN02

2F077NN17

2F077NN24

2F077NN28

2F077PP12

2F077PP13

2F077PP14

2F077PP19

2F077QQ01

2F077QQ17

2F077TT31

2F077TT62

2F077TT66

2F077TT87

(57)【要約】

【課題】誤差の発生を抑制するエンコーダを提供する。
【解決手段】回転位置の測定対象に取り付けられる磁石と、バルクハウゼン特性を利用して、前記磁石の磁気エネルギーを電気パルスに変換する発電素子と、前記磁石の磁化極性を測定する磁気センサと、前記発電素子の発電極性と、前記磁気センサの磁化極性と、前回推定した回転位置に基づいて、前記測定対象の回転カウント及び回転位置を推定する推定部と、前記推定部が推定した前記回転カウント及び前記回転位置を保存する不揮発性の記憶部と、を有する、エンコーダ。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転位置の測定対象に取り付けられる磁石と、
バルクハウゼン特性を利用して、前記磁石の磁気エネルギーを電気パルスに変換する発電素子と、
前記磁石の磁化極性を測定する磁気センサと、
前記発電素子の発電極性と、前記磁気センサの磁化極性と、前回推定した回転位置に基づいて、前記測定対象の回転カウント及び回転位置を推定する推定部と、
前記推定部が推定した前記回転カウント及び前記回転位置を保存する不揮発性の記憶部と、
を有する、
エンコーダ。

【請求項2】

前記回転位置は、９０度の分解能を有する、
請求項１に記載のエンコーダ。

【請求項3】

前記推定部は、前記発電素子が発電したときに、前記回転カウント及び前記回転位置を推定する、
請求項１に記載のエンコーダ。

【請求項4】

前記推定部は、前記発電素子が発電したときに、前回前記発電素子が発電したときの前記回転位置を前回回転位置として前記記憶部から読み出し、前記前回回転位置と、前記発電素子の発電極性と前記磁気センサの磁化極性とに基づいて、前記回転位置を推定する、
請求項３に記載のエンコーダ。

【請求項5】

前記推定部は、前記発電素子が発電したときに、前回前記発電素子が発電したときの前記回転位置を前回回転位置として前記記憶部から読み出し、前記前回回転位置と、前記発電素子の発電極性と前記磁気センサの磁化極性とに基づいて、前記回転カウントを更新する、
請求項４に記載のエンコーダ。

【請求項6】

前記推定部は、前記発電素子が発電不良を起こして、前記回転カウントに誤差が生じた場合、前記回転カウントを補正する、
請求項４に記載のエンコーダ。

【請求項7】

前記推定部は、補正テーブルに基づいて、前記回転カウントを補正する、
請求項６に記載のエンコーダ。

【請求項8】

角度位置センサを更に備える、
請求項３に記載のエンコーダ。

【請求項9】

前記推定部は、前記角度位置センサに電源が供給されたときに、最後に推定した前記回転位置と、前記角度位置センサが検出した回転位置と、に基づいて、前記回転位置を推定する、
請求項８に記載のエンコーダ。

【請求項10】

前記推定部は、前記角度位置センサに電源が供給されたときに、最後に推定した前記回転位置と、前記角度位置センサが検出した回転位置と、に基づいて、前記回転カウントを補正する、
請求項９に記載のエンコーダ。

【請求項11】

前記推定部は、補正テーブルに基づいて、前記回転カウントを補正する、
請求項９に記載のエンコーダ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、エンコーダに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、１つのパルスワイヤ（ウィーガンドワイヤ）センサを有するセグメントカウンタと精密位置センサとを同期させるための方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５７３０８０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

バッテリレスエンコーダとして、バルクハウゼン特性を利用して発電する発電素子を利用する場合がある。バルクハウゼン特性を利用して発電する発電素子はヒステリシスを有している。バルクハウゼン特性を利用して発電する発電素子はヒステリシスを有するため、一方向で発電した後に、十分な磁気飽和に達していない場合に反対方向の発電量が少なくなる場合がある。発電素子において、発電量が少ないと、エンコーダの回転誤差が発生する場合がある。

【0005】

本開示は、誤差の発生を抑制するエンコーダを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一の態様によれば、回転位置の測定対象に取り付けられる磁石と、バルクハウゼン特性を利用して、前記磁石の磁気エネルギーを電気パルスに変換する発電素子と、前記磁石の磁化極性を測定する磁気センサと、前記発電素子の発電極性と、前記磁気センサの磁化極性と、前回推定した回転位置に基づいて、前記測定対象の回転カウント及び回転位置を推定する推定部と、前記推定部が推定した前記回転カウント及び前記回転位置を保存する不揮発性の記憶部と、を有するエンコーダを提供する。

【発明の効果】

【0007】

本開示のエンコーダによれば、誤差の発生を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１実施形態に係るエンコーダを用いるサーボモータシステムを説明する図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係るエンコーダを用いるサーボモータの構成を説明する図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係るエンコーダの回路構成を説明する図である。

【図4】図４は、第１実施形態に係るエンコーダの回路構成を説明する図である。

【図5】図５は、第１実施形態に係るエンコーダの回路構成を説明する図である。

【図6】図６は、第１実施形態に係るエンコーダの構成について説明する図である。

【図7】図７は、第１実施形態に係るエンコーダの構成について説明する図である。

【図8】図８は、第１実施形態に係るエンコーダの動作について説明する図である。

【図9】図９は、第１実施形態に係るエンコーダの動作について説明する図である。

【図10】図１０は、第１実施形態に係るエンコーダの動作について説明する図である。

【図11】図１１は、第１実施形態に係るエンコーダの動作について説明する図である。

【図12】図１２は、第２実施形態に係るエンコーダを用いるサーボモータの構成を説明する図である。

【図13】図１３は、第２実施形態に係るエンコーダの構成について説明する図である。

【図14】図１４は、第２実施形態に係るエンコーダの動作について説明する図である。

【図15】図１５は、第２実施形態に係るエンコーダの動作について説明する図である。

【図16】図１６は、第２実施形態に係るエンコーダの処理を説明するフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態に係る明細書及び図面の記載に関して、実質的に同一の又は対応する機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する場合がある。また、理解を容易にするために、図面における各部の縮尺は、実際とは異なる場合がある。

【0010】

≪第１実施形態≫
＜サーボモータシステム＞
最初に、本実施形態に係るエンコーダを用いるサーボモータシステムについて説明する。図１は、本実施形態に係るエンコーダ１２を用いるサーボモータシステム１を説明する図である。

【0011】

サーボモータシステム１は、サーボモータ１０と、サーボコントローラ２０と、を備える。サーボコントローラ２０は、サーボモータ１０から回転軸１１ａの位置情報及び回転情報の少なくともいずれか一方を取得する。サーボコントローラ２０は、取得した位置情報及び回転情報の少なくともいずれか一方を用いて、サーボモータ１０を制御する。

【0012】

サーボモータ１０は、モータ１１と、エンコーダ１２と、を備える。モータ１１は、配線Ｌ１を介してサーボコントローラ２０と接続する。エンコーダ１２は、配線Ｌ２を介してサーボコントローラ２０と接続する。

【0013】

モータ１１は、サーボコントローラ２０からの指令に基づいて矢印ＡＲの方向に回転軸１１ａを回転する。具体的には、モータ１１は、サーボコントローラ２０から供給される電力に基づいて、矢印ＡＲの方向に回転軸１１ａを回転する。サーボコントローラ２０は、配線Ｌ１から制御した電力を供給することにより、モータ１１を制御する。モータ１１は、例えば、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）モータ、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）モータ等である。

【0014】

エンコーダ１２は、磁場の変動を検出して、モータ１１の回転軸１１ａ等の対象の位置情報及び回転情報の少なくともいずれか一方を検出する。また、エンコーダ１２は、検出した位置情報及び回転情報の少なくともいずれか一方を、配線Ｌ２を介してサーボコントローラ２０に出力する。なお、回転軸１１ａの位置情報とは、例えば、回転軸１１ａの回転方向の角度である。回転軸１１ａの回転情報とは、例えば、回転軸１１ａの回転速度又は回転軸１１ａが所定の時点から何回転したかを示す回転回数である。

【0015】

＜サーボモータ１０＞
次に、本実施形態に係るエンコーダ１２を用いるサーボモータ１０の構成について説明する。図２は、本実施形態に係るエンコーダ１２を用いるサーボモータ１０の構成を説明する図である。なお、矢印付き線は、電力又は電流の供給の流れを示す。

【0016】

［モータ１１］
モータ１１は、回転軸１１ａのエンコーダ１２側に設けられるディスク１１ｄと、ディスク１１ｄ上に設けられる磁石１１ｍと、を備える。なお、モータ１１は、回転軸１１ａ、ディスク１１ｄ及び磁石１１ｍ以外に、回転軸１１ａを支持する軸受、回転軸１１ａを回転させるためのステータを構成する巻線、鉄芯及びロータを構成する永久磁石等の周知の要素を備えるが、ここでは説明を省略する。

【0017】

ディスク１１ｄは、回転軸１１ａに固定される。ディスク１１ｄは、回転軸１１ａの矢印ＡＲの方向への回転に伴って、回転軸１１ａと一緒に回転する。ディスク１１ｄのエンコーダ１２側の面に、磁石１１ｍが固定される。

【0018】

磁石１１ｍは、ネオジム等により形成される永久磁石である。磁石１１ｍは、ディスク１１ｄの面に平行な方向に、Ｎ極とＳ極を有するように設けられる。磁石１１ｍがディスク１１ｄとともに回転すると、エンコーダ１２側の磁場が変化する。

【0019】

［エンコーダ１２］
エンコーダ１２について説明する。エンコーダ１２は、磁石１１ｍの回転によって変化する磁場によって、回転軸１１ａの位置情報及び回転情報の少なくともいずれか一方を検出する。エンコーダ１２は、アブソリュートエンコーダである。本実施形態に係るエンコーダ１２は、少なくともマルチターンエンコーダとして動作する。すなわち、エンコーダ１２は、回転軸１１ａが何回転したかを計数する。また、エンコーダ１２は、磁石１１ｍの回転によって変化する磁場によって、エンコーダ１２を動作させるために必要な電力を生成する。

【0020】

エンコーダ１２は、発電素子１２ｇと、整流回路１２ａと、安定化電源回路１２ｂと、極性検知回路１２ｄと、駆動回路１２ｅと、ホール素子１２ｈと、信号処理回路１２ｆと、制御回路１２ｐと、記憶部１２ｒと、を備える。なお、整流回路１２ａ及び安定化電源回路１２ｂをまとめて電源回路１２ｎという。また、極性検知回路１２ｄ、駆動回路１２ｅ及び信号処理回路１２ｆをまとめて回転検知回路１２ｍと呼ぶ。

【0021】

エンコーダ１２は、移動による磁束の変化により発電する発電素子１２ｇと、磁場を計測するホール素子１２ｈと、を備える。発電素子１２ｇ及びホール素子１２ｈのそれぞれは、磁石１１ｍにより生じる磁場の影響を受けやすいように、エンコーダ１２のモータ１１側に設けられる。

【0022】

［発電素子１２ｇ］
発電素子１２ｇは、磁気エネルギーを電気パルスに変換して発電する素子である。発電素子１２ｇは、バルクハウゼン特性を利用して発電する発電素子である。発電素子１２ｇは、例えば、環境発電機（ＥＨＧ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｈａｒｖｅｓｔ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）であるウィーガントワイヤ（Ｗｉｅｇａｎｄ ｗｉｒｅ）である。

【0023】

発電素子１２ｇは、ハードコアと、ハードコアの周りに巻き付けられたソフトレイヤと、を備える。ハードコアは、保磁力の大きな素材により形成される。ソフトレイヤは、保磁力の小さい素材により形成される。発電素子１２ｇは、外部磁場の向きが反転する際に、発電パルスが発生する。

【0024】

例えば、ウィーガントワイヤは、外部磁界が反転する零点近傍で、外部磁束の変化速度に依存せずに電気パルスを発生する。したがって、ウィーガントワイヤは、回転軸１１ａの回転速度によらずに一定の電力を発生する。ウィーガントワイヤは、低速の回転（移動）による緩やかな磁束変化でも安定した電気パルス（電圧パルス）を発生する。ウィーガントワイヤは、磁場が反転するタイミングで電気パルスが発生する。

【0025】

発電素子１２ｇにおいて、環境発電機を利用することにより、エンコーダ１２は、電池又は外部電源が不要である。すなわち、エンコーダ１２は、バッテリーレスのエンコーダである。ウィーガントワイヤは、回転軸１１ａの回転速度によらずに一定の電力を発生すること、特に低速回転でも安定した発電波形が得られることから、バッテリーレスのエンコーダであるエンコーダ１２の発電素子１２ｇとして使用するのに適している。

【0026】

なお、発電素子１２ｇは、ウィーガントワイヤに限らず、バルクハウゼン特性を利用して発電する発電素子であればよい。

【0027】

［ホール素子１２ｈ］
ホール素子１２ｈは、駆動電流が流れる半導体素子を横切る磁場を検出する。エンコーダ１２では、ホール素子１２ｈは、磁石１１ｍにより生じる磁場を主に検出する。ホール素子１２ｈは、例えば、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）等の半導体素子により構成される。ホール素子１２ｈは、駆動電流及び駆動電流を横切る磁束密度に比例した電圧を出力する。

【0028】

ホール素子１２ｈは、磁場の検出信号を信号処理回路１２ｆに出力する。ホール素子１２ｈは、駆動回路１２ｅから定電流Ｉｄｒが供給される。

【0029】

ホール素子１２ｈには、発電素子１２ｇで生成された電力を、整流回路１２ａで整流し、更に駆動回路１２ｅで定電流化された電流（定電流Ｉｄｒ）が供給される。

【0030】

なお、エンコーダ１２は、１個のホール素子を備えているが、ホール素子の個数に関しては、１個に限らない。エンコーダ１２は、ホール素子を複数備えてもよい。また、磁場の測定は磁気を検出可能な素子（磁気検出素子）であれば、ホール素子に限らない。例えば、ホール素子１２ｈに換えて、磁気抵抗効果素子等を用いてもよい。

【0031】

エンコーダ１２が備える回路構成について、図３に基づいて説明する。図３は、本実施形態に係るエンコーダ１２の回路構成を説明する図である。

【0032】

［整流回路１２ａ］
整流回路１２ａは、発電素子１２ｇが生成した電力を整流して、正の電圧を生成する。整流回路１２ａは、全波整流回路１２ａ１と、コンデンサ１２ａ２と、を備える。

【0033】

全波整流回路１２ａ１は、発電素子１２ｇが生成した電圧Ｖｇｎの正負のパルスを正のパルスに整流する。全波整流回路１２ａ１は、いわゆる、ダイオードブリッジ回路である。例えば、発電素子１２ｇがウィーガントワイヤである場合に、発電素子１２ｇは、正負のパルスを生成する。全波整流回路１２ａ１は、発電素子１２ｇが生成した正負のパルスを、正のパルスに変換する。

【0034】

コンデンサ１２ａ２は、発電素子１２ｇが発電した電力を蓄電する。また、コンデンサ１２ａ２は、全波整流回路１２ａ１が生成した正のパルスを平滑化する。コンデンサ１２ａ２は、全波整流回路１２ａ１の出力端子と、共通電位との間に設けられる。コンデンサ１２ａ２によって正のパルスが平滑化されることにより、整流回路１２ａから、平滑化された電圧Ｖｒｃが出力される。

【0035】

［安定化電源回路１２ｂ］
安定化電源回路１２ｂは、整流回路１２ａから出力された電圧を略一定の電圧にして出力する。安定化電源回路１２ｂは、レギュレータ１２ｂ１を備える。レギュレータ１２ｂ１は、例えば、ＬＤＯ（Ｌｏｗ Ｄｒｏｐｏｕｔ）レギュレータである。

【0036】

安定化電源回路１２ｂは、所定の大きさの電圧が入力されると、略一定の電圧Ｖｄｄを出力する。

【0037】

［極性検知回路１２ｄ］
極性検知回路１２ｄは、発電素子１２ｇが生成した電力の極性を検知する。図４は、本実施形態に係るエンコーダ１２における極性検知回路１２ｄの回路構成を説明する図である。極性検知回路１２ｄは、比較器１２ｄ１と、フィルタ回路１２ｄ２と、ダイオード１２ｄ３と、を備える。ダイオード１２ｄ３は、極性検知回路１２ｄから発電素子１２ｇに電流が流れることを防止する。フィルタ回路１２ｄ２は、抵抗１２ｄ２ａと、コンデンサ１２ｄ２ｂと、を備えるローパスフィルタである。

【0038】

比較器１２ｄ１は、電圧Ｖｇｎｓと基準となる電位（基準電位Ｖｒｅｆ２）とを比較して、比較結果を制御回路１２ｐに出力する。比較器１２ｄ１は、いわゆるコンパレータである。比較器１２ｄ１は、差動増幅器１２ｄ１ａと、抵抗１２ｄ１ｂ、抵抗１２ｄ１ｃ及び抵抗１２ｄ１ｄと、を備える。差動増幅器１２ｄ１ａには、安定化電源回路１２ｂから電圧Ｖｄｄの電力が供給される。差動増幅器１２ｄ１ａは、発電素子１２ｇの出力の電圧Ｖｇｎをフィルタ回路１２ｄ２により平滑化した電圧Ｖｇｎｓと、電圧Ｖｄｄを抵抗１２ｄ１ｃ及び抵抗１２ｄ１ｄとで分圧して生成した基準電位Ｖｒｅｆ２とを比較する。そして、差動増幅器１２ｄ１ａは、比較結果を電圧信号である極性信号Ｓｐｌとして制御回路１２ｐに出力する。抵抗１２ｄ１ｂは帰還抵抗である。

【0039】

［駆動回路１２ｅ］
駆動回路１２ｅは、ホール素子１２ｈに定電流Ｉｄｒを供給するいわゆる定電流回路である。駆動回路１２ｅは、定電流源として動作する。エンコーダ１２は、ホール素子１２ｈを定電流Ｉｄｒで駆動する。駆動回路１２ｅは、駆動電流として定電流がホール素子１２ｈに流れるように、ホール素子１２ｈに駆動電力を供給する。図５は、本実施形態に係るエンコーダ１２における駆動回路１２ｅ及びホール素子１２ｈの回路構成を説明する図である。なお、図５においては、抵抗１２ｈ１、抵抗１２ｈ２、抵抗１２ｈ３及び抵抗１２ｈ４を備えるブリッジ回路を用いて、ホール素子１２ｈを等価的に示す。

【0040】

駆動回路１２ｅは、トランジスタ１２ｅ１と、電流検出用抵抗１２ｅ２と、差動増幅器１２ｅ３と、を備える。また、駆動回路１２ｅは、抵抗１２ｅ４と、ツェナーダイオード１２ｅ５と、コンデンサ１２ｅ６と、を備える。

【0041】

トランジスタ１２ｅ１は、ホール素子１２ｈに定電流が流れるように制御される。トランジスタ１２ｅ１のゲート端子には、差動増幅器１２ｅ３の出力端子が接続される。差動増幅器１２ｅ３は、＋端子と－端子との間の電位差に基づく電圧を、出力端子から出力する。駆動回路１２ｅは、＋端子に入力される電圧と、電流検出用抵抗１２ｅ２の抵抗値に基づく一定の電流（定電流Ｉｄｒ）が、トランジスタ１２ｅ１のドレインとソースの間に流れるように制御される。

【0042】

ホール素子１２ｈは、定電流Ｉｄｒにより駆動され、定電流Ｉｄｒ及びホール素子１２ｈを横切る磁束密度に比例する電圧Ｖｈ＋及び電圧Ｖｈ－を出力する。

【0043】

なお、駆動回路１２ｅは、安定化電源回路１２ｂから供給される電圧Ｖｄｄにより駆動される。

【0044】

［信号処理回路１２ｆ］
信号処理回路１２ｆは、ホール素子１２ｈからの検出信号を処理して、磁石１１ｍの磁場の方向を検出する。図３を用いて、信号処理回路１２ｆについて説明する。

【0045】

信号処理回路１２ｆは、差動増幅器１２ｆ１と、比較器１２ｆ２と、を備える。

【0046】

（差動増幅器１２ｆ１）
差動増幅器１２ｆ１は、ホール素子１２ｈから出力された電圧Ｖｈ＋及び電圧Ｖｈ－の電位差を増幅した電圧Ｖｄを、比較器１２ｆ２に出力する。差動増幅器１２ｆ１には、安定化電源回路１２ｂから電圧Ｖｄｄの電力が供給される。

【0047】

（比較器１２ｆ２）
比較器１２ｆ２は、差動増幅器１２ｆ１から出力された電圧Ｖｄと基準となる電位（基準電位Ｖｒｅｆ）とを比較して、比較結果を制御回路１２ｐに出力する。比較器１２ｆ２は、いわゆるコンパレータである。比較器１２ｆ２は、差動増幅器１２ｆ２ａと、抵抗１２ｆ２ｂ、抵抗１２ｆ２ｃ及び抵抗１２ｆ２ｄと、を備える。差動増幅器１２ｆ２ａには、安定化電源回路１２ｂから電圧Ｖｄｄの電力が供給される。差動増幅器１２ｆ２ａは、差動増幅器１２ｆ１の出力の電圧Ｖｄと、電圧Ｖｄｄを抵抗１２ｆ２ｃ及び抵抗１２ｆ２ｄとで分圧して生成した基準電位Ｖｒｅｆとを比較して、比較結果を電圧信号である磁極信号Ｓｍｇとして制御回路１２ｐに出力する。抵抗１２ｆ２ｂは帰還抵抗である。

【0048】

［制御回路１２ｐ］
制御回路１２ｐは、信号処理回路１２ｆからの入力に基づいて、モータ１１の回転軸１１ａの回転位置、回転数等の位置情報及び回転情報の少なくともいずれか一方を算出する。また、制御回路１２ｐは、検出したモータ１１の回転軸１１ａの位置情報及び回転情報の少なくともいずれか一方を記録したり、外部の制御システム、例えば、サーボコントローラ２０、に伝送したりする。

【0049】

制御回路１２ｐは、例えば、マイコン、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）等である。また、制御回路１２ｐは、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）等でもよい。

【0050】

制御回路１２ｐは、外部に設けられた記憶部１２ｒに接続する。なお、制御回路１２ｐは、外部の記憶部１２ｒに換えて、強誘電体メモリ等の不揮発性のメモリを内部に備えてもよい。

【0051】

制御回路１２ｐは、端子ＰＷＲ、端子ＳＩＧ１及び端子ＳＩＧ２を少なくとも備える。

【0052】

制御回路１２ｐの端子ＰＷＲはプラス側の電源が供給される端子である。端子ＰＷＲには、安定化電源回路１２ｂから電圧Ｖｄｄの電力が供給される。制御回路１２ｐは、端子ＰＷＲに電力が供給されることにより動作する。

【0053】

制御回路１２ｐの端子ＳＩＧ１及び端子ＳＩＧ２のそれぞれは、外部から信号が入力される端子である。

【0054】

端子ＳＩＧ１は、信号処理回路１２ｆに接続される。端子ＳＩＧ１から、信号処理回路１２ｆで検出された検出結果である磁極信号Ｓｍｇが入力される。磁極信号Ｓｍｇは、ホール素子１２ｈで検出された磁場の方向を示す信号である。

【0055】

端子ＳＩＧ２は、極性検知回路１２ｄに接続される。端子ＳＩＧ２から、極性検知回路１２ｄで検出された検出結果である極性信号Ｓｐｌが入力される。極性信号Ｓｐｌは、発電素子１２ｇの発電極性を示す信号である。

【0056】

本実施形態に係るエンコーダ１２は、回転軸１１ａが何回転したかを計数する。制御回路１２ｐは、磁極信号Ｓｍｇ及び極性信号Ｓｐｌを用いて、回転軸１１ａが何回転したかを計数する。また、制御回路１２ｐは、磁極信号Ｓｍｇ及び極性信号Ｓｐｌを用いて、回転軸１１ａが一周を９０度ごとに分けた領域のどの領域にあるかを検出する。そして、制御回路１２ｐは、回転軸１１ａが何回転したか計数した結果と回転軸がどの領域にあるかを検出した結果を、記憶部１２ｒに保存する。また、制御回路１２ｐは、最後に検出した磁極信号Ｓｍｇ及び極性信号Ｓｐｌを記憶部１２ｒに保存する。

【0057】

［記憶部１２ｒ］
記憶部１２ｒは、例えば、回転カウント等を保存する。記憶部１２ｒは、例えば、強誘電体メモリである。制御回路１２ｐは、記憶部１２ｒに、回転軸１１ａが何回転したか示す計数値と、回転軸の位置と、最後に検出した磁極信号Ｓｍｇ及び極性信号Ｓｐｌと、を少なくとも保存する。

【0058】

＜エンコーダ１２の構成＞
エンコーダ１２の構成について説明する。図６及び図７は、第１実施形態に係るエンコーダ１２の構成について説明する図である。図６は、エンコーダ１２における発電素子１２ｇ及びホール素子１２ｈの配置を説明するための斜視図である。図７は、エンコーダ１２における発電素子１２ｇ及びホール素子１２ｈの配置を説明するための平面図である。

【0059】

発電素子１２ｇは、基板１２ｊの上側の面における中心に配置される。ホール素子１２ｈは、基板１２ｊの下側の面に配置される。図７に示すように、図７における右側の水平な軸を角度０度として、反時計回りに角度を定義した場合について説明する。角度０度の軸上にホール素子１２ｈは配置される。発電素子１２ｇは、図７における縦方向に長手方向を有するように配置される。

【0060】

磁石１１ｍは、モータ１１における回転軸１１ａに固定されるディスク１１ｄに設けられる。回転軸１１ａが回転すると、磁石１１ｍも回転する。エンコーダ１２は、回転軸１１ａの回転角度を測定する。すなわち、回転軸１１ａは、回転位置の測定対象の一例である。

【0061】

磁石１１ｍが回転したときの発電素子１２ｇの発電極性と、ホール素子１２ｈの磁化極性について説明する。

【0062】

図８は、第１実施形態に係るエンコーダ１２の動作について説明する図である。図８に示すように発電素子１２ｇの発電デバイスであるウィーガントワイヤを配置した場合、磁石１１ｍの回転と共に発電が角度１８０度ごとに発生する。図８に示す配置の場合、角度０度付近で時計向きに回るとマイナス発電、反時計向きに回るとプラス発電となる。一方、角度１８０度付近では、時計向きに回るとプラス発電、反時計向きに回るとマイナス発電となる。

【0063】

また、図８に示すように配置したホール素子１２ｈのセンサ極性は、角度０度から角度９０度及び角度２７０度から角度３６０度（角度０度）、すなわち、図１１の右側半分ではＮになる。一方、ホール素子１２ｈのセンサ極性は、角度９０度から角度２７０度、すなわち、図８の左側半分ではＳとなる。

【0064】

したがって、発電素子１２ｇの発電極性と、ホール素子１２ｈのセンサ極性から角度９０度で位置が検出可能である。角度分解能が９０度である位置検出を発電のタイミング（角度０度付近及び角度１８０度付近）で実施する。

【0065】

具体的には、発電素子１２ｇの発電極性がプラスで、ホール素子１２ｈのセンサ極性がＮの場合、回転軸１１ａの位置は、角度が０度から９０度の範囲である位置ＰＯＳ１（第１象限）であると判断する。発電素子１２ｇの発電極性がプラスで、ホール素子１２ｈのセンサ極性がＳの場合、回転軸１１ａの位置は、角度が９０度から１８０度の範囲である位置ＰＯＳ２（第２象限）であると判断する。

【0066】

発電素子１２ｇの発電極性がマイナスで、ホール素子１２ｈのセンサ極性がＳの場合、回転軸１１ａの位置は、角度が１８０度から２７０度の範囲である位置ＰＯＳ３（第３象限）であると判断する。発電素子１２ｇの発電極性がマイナスで、ホール素子１２ｈのセンサ極性がＮの場合、回転軸１１ａの位置は、角度が２７０度から３６０度（０度）の範囲である位置ＰＯＳ４（第４象限）であると判断する。

【0067】

上記をまとめたものを表１に示す。表１は、エンコーダ１２が、発電極性（ＧＰ）と磁極（ＭＰ）を検出したときに、エンコーダ１２が、磁石１１ｍにおけるＮ極がどの位置（象限）にあると判定するかを示す。なお、表１には、磁石１１ｍがどちら向きに回転するかについても示す。以下、磁石１１ｍにおけるＮ極の位置を、磁石１１ｍの位置という。

【0068】

【表1】

【0069】

例えば、極性検知回路１２ｄが検出した発電極性（ＧＰ）がプラス（＋）で、ホール素子１２ｈにより検出した磁極（ＭＰ）がＮ極の場合、制御回路１２ｐは、磁石１１ｍの位置は、位置ＰＯＳ１（第１象限）であると判定する。なお、位置ＰＯＳ１の場合は、反時計回り（ＣＣＷ）に回転して基準となる角度０度を通過するので、記憶部１２ｒに記憶している回転カウント値に１を加えて、記憶部１２ｒに更新した回転カウント値を保存する。

【0070】

極性検知回路１２ｄが検出した発電極性（ＧＰ）がプラス（＋）で、ホール素子１２ｈにより検出した磁極（ＭＰ）がＳ極の場合、制御回路１２ｐは、磁石１１ｍの位置は、位置ＰＯＳ２（第２象限）であると判定する。なお、位置ＰＯＳ２の場合は、時計回り（ＣＷ）に回転して角度１８０度を通過する。

【0071】

極性検知回路１２ｄが検出した発電極性（ＧＰ）がマイナス（－）で、ホール素子１２ｈにより検出した磁極（ＭＰ）がＳ極の場合、制御回路１２ｐは、磁石１１ｍの位置は、位置ＰＯＳ３（第３象限）であると判定する。なお、位置ＰＯＳ３の場合は、反時計回り（ＣＣＷ）に回転して角度１８０度を通過する。

【0072】

極性検知回路１２ｄが検出した発電極性（ＧＰ）がマイナス（－）で、ホール素子１２ｈにより検出した磁極（ＭＰ）がＮ極の場合、制御回路１２ｐは、磁石１１ｍの位置は、位置ＰＯＳ４（第４象限）であると判定する。なお、位置ＰＯＳ４の場合は、時計回り（ＣＷ）に回転して基準となる角度０度を通過するので、記憶部１２ｒに記憶している回転カウント値から１を引いて、記憶部１２ｒに更新した回転カウント値を保存する。

【0073】

そして、発電素子１２ｇの発電極性と、ホール素子１２ｈのセンサ極性により、例えば角度０度を時計方向を正とした場合の回転数を求める。本実施形態に係るエンコーダ１２の位置検出について、発電素子１２ｇにおける発電では、１回転すると、２回パルスが発生する。発生する２回のパルスは、プラスのパルス及びマイナスのパルスがそれぞれ１回ずつである。また、発生するパルスの極性は、逆回転の時は、正回転のときと逆の符号となる。

【0074】

発電パルスの極性だけでは角度３６０度の範囲において位置を検出できないが、発電パルスと９０度位相が異なる位置にホール素子１２ｈを配置することで、発電パルスの極性とホール素子１２ｈの極性で９０度位相を検知することができる。また、前回の発電位置と今回の発電位置を比較することで、角度０度を基準角度とすると、基準角度を何回回転したかを決定できる。

【0075】

上述のように、第１実施形態に係るエンコーダ１２は、角度分解能が９０度のエンコーダとなる。

【0076】

次に、エンコーダ１２を動作させているときの発電素子１２ｇについて説明する。図９は、本実施形態に係るエンコーダ１２の動作させているときの発電素子１２ｇの状態について説明する図である。図９は、バルクハウゼン特性を有する発電素子１２ｇについて、外部磁場に対する磁化特性（Ｂ－Ｈカーブ）について説明する図である。

【0077】

図９の横軸は、発電素子１２ｇにおける外部磁場Ｈｅｘｔを示す。図９は、発電素子１２ｇにおける磁化を示す。線Ｌａは、一方の方向に回転するときの発電素子１２ｇの磁化状態を示す。

【0078】

また、図９において、発電素子１２ｇの磁化状態を説明するために簡易図ＰＳ１、簡易図ＰＳ２、簡易図ＡＳ１及び簡易図ＡＳ２を示す。簡易図ＰＳ１、簡易図ＰＳ２、簡易図ＡＳ１及び簡易図ＡＳ２のそれぞれにおいて、中心の円柱はハードコアＨＣ、外側の円筒はソフトレイヤＳＬを表す。また、ハードコアＨＣ及びソフトレイヤＳＬのそれぞれにおける矢印により、それぞれの磁化の向きを示す。

【0079】

なお、簡易図ＰＳ１は、ハードコアＨＣ及びソフトレイヤＳＬのそれぞれにおける磁化が正の外部磁場に対して同じ向きを向いている状態（パラレル状態）を示す。簡易図ＰＳ２は、ハードコアＨＣ及びソフトレイヤＳＬのそれぞれにおける磁化が負の外部磁場に対して同じ向きを向いている状態（パラレル状態）を示す。簡易図ＡＳ１は、ハードコアＨＣが正の外部磁場の向き、ソフトレイヤＳＬが負の外部磁場の向きになっていて、互いに反対向きとなっている状態（アンチパラレル状態）を示す。簡易図ＡＳ２は、ハードコアＨＣが負の外部磁場の向き、ソフトレイヤＳＬが正の外部磁場の向きになっていて、互いに反対向きとなっている状態（アンチパラレル状態）を示す。

【0080】

最初に、一方向に回転する場合における発電素子１２ｇの特性について説明する。ここでは、点Ａから一方の方向に回る場合について説明する。なお、点Ａは、発電素子１２ｇに最大の外部磁場がかかっている状態を示す。点Ａは、図８における角度９０度に相当する。点Ａにおいて、発電素子１２ｇは、ハードコアＨＣ及びソフトレイヤＳＬの両方が、正の外部磁場の向きに磁化されている（パラレル状態）。

【0081】

磁石が回転すると、点Ａから矢印Ｂに沿って、発電素子１２ｇの磁化状態が変化する。そして、外部磁場Ｈｅｘｔが正から負になると、ウィーガント効果により、矢印Ｃに示すように、急激に磁化が変化する。磁化が急激に変化するのは、ソフトレイヤＳＬの磁化が反転する際に生じる大バルクハウゼンジャンプが発生するからである。矢印Ｃに示すように、磁化が急激に変化することにより、発電素子１２ｇにおいて大きな発電パルスが発生する。また、発電素子１２ｇは、簡易図ＡＳ１に示すようにアンチパラレル状態になる。

【0082】

そして、更に磁石が回転すると、矢印Ｄに沿って発電素子１２ｇの磁化状態が変化する。点Ｅまで到達すると、簡易図ＰＳ２に示すように、発電素子１２ｇはパラレル状態になっている。

【0083】

そして、上記の説明と同様に、発電素子１２ｇの磁化状態は、点Ｅから矢印Ｆに沿って変化する。そして、外部磁場Ｈｅｘｔが負から正になると、ウィーガント効果により、矢印Ｇに示すように、急激に磁化が変化する。矢印Ｇに示すように、磁化が急激に変化することにより、発電素子１２ｇにおいて大きな発電パルスが発生する。また、発電素子１２ｇは、簡易図ＡＳ２に示すようにアンチパラレル状態になる。そして、矢印Ｈに沿って磁化状態が変化する。

【0084】

このように、線Ｌａのようなループ（メジャーループ）により発電素子１２ｇの磁化状態が変化すると、矢印Ｃ及び矢印Ｇで示すように、大きな発電パルスが発生する。

【0085】

ここで、例えば、矢印Ｃで示すように大きな発電パルスが発生した後に、点Ｘにおいて、逆に回転した場合、すなわち、点Ｘにおいて反転した場合について説明する。

【0086】

点Ｘで反転すると、線Ｌｚに示すように状態が変化する。点Ｘで反転すると、矢印Ｍに沿って、発電素子１２ｇの磁化状態が変化する。なお、点Ｘで反転すると、簡易図ＰＳ２に示すようなパラレル状態になる前に、外部磁場Ｈｅｘｔが反対方向に変化する。すなわち、発電素子１２ｇは、十分磁化される前に、逆方向に外部磁場Ｈｅｘｔがかかる。そのため、矢印Ｎに示すように、小さく磁化が変動する。矢印Ｎに示すように、小さな磁化変動による発電パルスをラントパルス（ＲｕｎｔＰｕｌｓｅ）という。そして、ラントパルス発生後、矢印Ｐ及び矢印Ｑに示すように残りの部分が変化する。

【0087】

ラントパルスが発生すると、発電量が小さいため、反転したことがカウントされず、回転誤差となる。

【0088】

ラントパルスが発生する発電不良は、図９における外部磁場に対する磁化特性（Ｂ－Ｈカーブ）のメジャーループから逸脱した状態になった場合に発生する。例えば、正常な発電が発生した直後に反転された場合などである。例えば、磁石１１ｍにおける、Ｎ極が角度９０度から角度０度を通り過ぎ、バルクハウゼンジャンプによってマイナスパルスが発生した直後に反転する場合である。バルクハウゼンジャンプによってマイナスパルスが発生した直後に反転すると、角度２７０度の磁化状態にセットされていないためにバルクハウゼンジャンプが存在せず、ラントパルスが発生し正常パルスが発生しない。したがって、本来であれば、角度０度においてプラスパルスが発生するはずであるが正常なパルスが発生しない。

【0089】

しかしながら、上述のようなメカニズムで、ウィーガントワイヤである発電素子１２ｇが十分磁化されずに発電不良が発生するのは、角度９０度付近又は角度２７０度付近を通らずに、反転した場合に限定される。反対に言えば、角度９０度付近又は角度２７０度付近をＮ極が通過する場合には、上述のような発電不良は発生しない。

【0090】

つまり、角度０度又は角度１８０度での往復運動する場合を除き、２回続けての発電不良は生じないことになる。なお、角度０度又は１８０度付近での往復運動する場合は最後の状態のみ検知すれば途中の往復回数はカウント更新に影響しないので考慮する必要はない。

【0091】

発明者らは、ウィーガントワイヤである発電素子１２ｇにおける上記のメカニズムを用いて、発電素子１２ｇが発電して位置を検出した際に、その直近に発電して検出した位置（前回推定した回転位置）との関係に基づいて、発電不良による回転カウント値を更新できることを見いだした。

【0092】

発電素子１２ｇが発電をしたとき検出した位置（今回発電の位置）と、その直近に発電素子１２ｇが発電したときに検出した位置（前回発電の位置：前回回転位置）との関係について、まとめたものを表２に示す。また、表２に示す事例について、エンコーダ１２において検出した位置と、どのように磁石１１ｍが動いたかについてまとめた図を図１０及び図１１に示す。

【0093】

なお、図１０、図１１において、内側の丸印は前回発電したときの位置（前回発電の位置）、外側の丸印は今回発電したときの位置（今回発電の位置）を示す。内側の矢印付き線は、前回発電したときの磁石１１ｍのＮ極の動きを示す。外側の矢印付き線は、今回発電したときの磁石１１ｍのＮ極の動きを示す。

【0094】

【表2】

【0095】

典型的な例について説明する。例えば、事例Ｃａｓｅ３、すなわち、前回発電の位置が第１象限で、今回発電の位置が第３象限の場合、エンコーダ１２において正常な発電が行われたと判断する。事例Ｃａｓｅ３の場合は、基準となる角度０度を通過しないので、記憶部１２ｒに保存している回転カウント値の更新は行わない。

【0096】

事例Ｃａｓｅ４、すなわち、前回発電の位置が第１象限で、今回発電の位置が第４象限の場合、エンコーダ１２において正常な発電が行われたと判断する。事例Ｃａｓｅ４の場合は、基準となる角度０度を通過するので、記憶部１２ｒに保存している回転カウント値から１を引いて、更新した回転カウント値を記憶部１２ｒに格納する。

【0097】

一方、事例Ｃａｓｅ１、すなわち、前回発電の位置が第１象限で、今回発電の位置が第１象限の場合、角度１８０度と角度０度で２回連続して発電不良が生じた場合が想定される。しかしながら、上述のように、２回連続の発電不良は生じないので、事例Ｃａｓｅ１のようなケースは実際発生せず、カウント値は更新せずに前のままにしておく。なお、事例Ｃａｓｅ１のような場合、エラーを出力するようにしてもよい。

【0098】

また、事例Ｃａｓｅ２、すなわち、前回発電の位置が第１象限で、今回発電の位置が第２象限の場合、角度０度で発電不良が生じて、角度１８０度で正常に発電した場合が想定される。事例Ｃａｓｅ２の場合は、基準となる角度０度を通過するので、記憶部１２ｒに保存している回転カウント値から１を引いて、更新した回転カウント値を記憶部１２ｒに格納する。

【0099】

上記の説明では、事例Ｃａｓｅ１、事例Ｃａｓｅ２、事例Ｃａｓｅ３及び事例Ｃａｓｅ４について説明したが、他の事例でも同様である。表２に示す遷移表（更新テーブル）に従ってカウント値を更新することで、発電による回転カウント値において誤差が発生することを抑制できる。

【0100】

第１実施形態に係るエンコーダは上記の処理を行うことにより、異常発電によって発電異常が起こったことによる誤差の発生を抑制できる。

【0101】

≪第２実施形態≫
第２実施形態に係るサーボモータ１１０について説明する。第２実施形態に係るサーボモータ１１０は、第１実施形態に係るサーボモータ１０に位置検出部１１２ｓを更に備える。

【0102】

＜サーボモータ１１０＞
次に、第２実施形態に係るサーボモータ１１０の構成について説明する。図１２は、第２実施形態に係るエンコーダ１１２を用いるサーボモータ１１０の構成を説明する図である。なお、矢印付き線は、電力又は電流の供給の流れを示す。なお、サーボモータ１１０は、サーボコントローラ１２０に接続される。

【0103】

サーボモータ１１０は、モータ１１１と、エンコーダ１１２と、を備える。なお、第１実施形態に係るサーボモータ１０と同じ構成については、サーボモータ１０の説明を参照することとして、ここでは、サーボモータ１０と異なる点について説明する。

【0104】

［モータ１１１］
モータ１１１は、回転軸１１ａのエンコーダ１２側に設けられるディスク１１１ｄと、ディスク１１１ｄ上に設けられる磁石１１ｍと、を備える。

【0105】

ディスク１１１ｄは、エンコーダ１１２側の表面に、所定のパターンで配置された複数のスリット１１１ｓを備える。スリット１１１ｓは、位置検出部１１２ｓにより位置を検出するために用いられる。スリット１１１ｓは、例えば、Ｍ系列のパターンとなるようにディスク１１１ｄの表面に形成される。

【0106】

［エンコーダ１１２］
エンコーダ１１２は、エンコーダ１２に位置検出部１１２ｓを更に備える。また、位置検出部１１２ｓを備えることに伴って、エンコーダ１１２は、制御回路１２ｐに換えて制御回路１１２ｐ、記憶部１２ｒに換えて記憶部１１２ｒを備える。

【0107】

［位置検出部１１２ｓ］
位置検出部１１２ｓは、エンコーダ１２における角度分解能より高い角度分解能を有する。例えば、位置検出部１１２ｓは、円周方向に対して２０から２４ビット程度の分解能を有する。位置検出部１１２ｓは、例えば、角度位置センサである。また、位置検出部１１２ｓは、いわゆる、シングルターンエンコーダである。位置検出部１１２ｓは、サーボコントローラ１２０から電源を供給されることにより動作する。

【0108】

位置検出部１１２ｓは、発光部１１２ｓ１と、受光部１１２ｓ２と、を備える。発光部１１２ｓ１は、ディスク１１１ｄの表面におけるスリット１１１ｓが形成される部分に光を照射する。発光部１１２ｓ１は、発光素子、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）又はＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を含む。受光部１１２ｓ２は、ディスク１１１ｄの表面におけるスリット１１１ｓから反射された光を受光する。受光部１１２ｓ２は、受光素子、例えば、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を含む。

【0109】

位置検出部１１２ｓは、発光部１１２ｓ１から照射されて、スリット１１１ｓにおいて反射し受光部１１２ｓ２で受光された光の強度を検出する。そして、位置検出部１１２ｓは、受光部１１２ｓ２で受光された光の強度から、光を反射した部分のスリット１１１ｓのディスク１１１ｄにおける位置を検出する。位置検出部１１２ｓは、スリット１１１ｓの位置から、ディスク１１１ｄに固定されている磁石１１ｍの位置（磁石１１ｍのＮ極の位置）を検出する。

【0110】

［制御回路１１２ｐ］
制御回路１１２ｐは、制御回路１２ｐの機能に加えて、位置検出部１１２ｓから位置情報を取得して処理を行う。

【0111】

［記憶部１１２ｒ］
記憶部１１２ｒは、記憶部１２ｒの機能に加えて、位置検出部１１２ｓに関連する情報を保存する。

【0112】

＜エンコーダ１１２の構成＞
エンコーダ１１２の構成について説明する。図１３は、第２実施形態に係るエンコーダ１１２の構成について説明する図である。図１３は、エンコーダ１１２における発電素子１２ｇ、ホール素子１２ｈ及び位置検出部１１２ｓの配置を説明するための平面図である。

【0113】

位置検出部１１２ｓは、基板１１２ｊの下側の面に配置される。位置検出部１１２ｓは、発電素子１２ｇ及びホール素子１２ｈと位置が重ならない場所、例えば、角度１８０度の位置に設けられる。

【0114】

＜エンコーダ１１２の動作＞
次に、エンコーダ１１２の動作について説明する。エンコーダ１１２における位置検出部１１２ｓに、サーボコントローラ１２０から外部電源が投入されたときに、発電素子１２ｇが発電したときの位置からずれていたときの処理について説明する。

【0115】

基本的な考えは第１実施形態と同じであるが、今回の位置を位置検出部１１２ｓにより検出した位置情報を用いることが相違する。言い換えると、発電によって取得した最後の位置情報と、位置検出部１１２ｓに外部電源を投入した際の位置検出部１１２ｓの位置情報から磁石１１ｍの遷移を推定し、ラントパルス発生等の発電パルス抜けを考慮して回転カウント値を補正する。発電素子１２ｇにおいて正常な発電が行われていれば、発電によって取得した最後の正しい位置情報が既に記憶部１１２ｒに保存されている。したがって、発電によって取得した最後の位置情報と、位置検出部１１２ｓに外部電源を投入した際の位置検出部１１２ｓの位置情報から磁石１１ｍの遷移を推定できる。

【0116】

発電素子１２ｇが発電をしたとき検出した位置（ＭＴの位置情報）と、その後であって発電素子１２ｇが発電する前に位置検出部１１２ｓに外部電源が供給されて、位置検出部１１２ｓが検出した位置（ＳＴの位置情報）との関係について表３に示す。また、表３に示す事例について、エンコーダ１１２において検出した位置と、どのように磁石１１ｍが動いたかについてまとめた図を図１４及び図１５に示す。

【0117】

【表3】

【0118】

なお、図１４、図１５において、内側の丸印は発電素子１２ｇが発電をしたとき検出した位置（ＭＴの位置情報）、外側の丸印は位置検出部１１２ｓが検出した位置（ＳＴの位置情報）を示す。内側の矢印付き線は、発電素子１２ｇが発電したときの磁石１１ｍのＮ極の動きを示す。外側の矢印付き線は、位置検出部１１２ｓが検出したときの磁石１１ｍのＮ極の動きを示す。一番外側の両矢印付き線は、ＭＴの位置情報を補正する範囲を示す。すなわち、ＭＴの位置情報は、ＳＴの位置情報に変更する。言い換えると、ＭＴの位置情報は、ＳＴの位置情報が正しいとしてＳＴの位置情報に変更する。

【0119】

典型的な例について説明する。例えば、事例Ｃａｓｅ１、すなわち、ＭＴの位置情報が第１象限で、ＳＴの位置情報が第１象限の場合、制御回路１１２ｐは、磁石１１ｍの位置に変化はなかったと判断する。すなわち、事例Ｃａｓｅ１の場合、制御回路１１２ｐは正常に動作していると判断する。磁石１１ｍの位置に変更はないことから、制御回路１１２ｐは、記憶部１１２ｒに保存している回転カウント値の変更は行わない。

【0120】

事例Ｃａｓｅ２、すなわち、ＭＴの位置情報が第１象限で、ＳＴの位置情報が第２象限の場合、制御回路１１２ｐは正常に動作していると判断する。事例Ｃａｓｅ２において、ＭＴの位置情報が第１象限であり、これは正常発電の結果なので、第４象限から反時計回りで来たことが推定される。そして、位置検出部１１２ｓに電源が投入され、位置検出部１１２ｓにおける高分解能な位置検出により、第２象限が得られたと推定される。第1象限から第２象限へ正常な発電なしで遷移していることから、反時計回りに推移したと推定される。事例Ｃａｓｅ２の場合、角度０度を交差していないので、制御回路１１２ｐは、記憶部１１２ｒに保存している回転カウント値の変更は行わない。

【0121】

一方、事例Ｃａｓｅ３、すなわち、ＭＴの位置情報が第１象限で、ＳＴの位置情報が第３象限の場合、制御回路１１２ｐは異常発電があったと判断する。事例Ｃａｓｅ３において、ＭＴの位置情報が第１象限であり、これは正常発電の結果なので、第４象限から反時計回りで来たことが推定される。そして、位置検出部１１２ｓに電源が投入され、位置検出部１１２ｓにおける高分解能な位置検出により、第３象限が得られたと推定される。磁石１１ｍの位置が第１象限から第３象限に反時計回りに移動する場合は発電が発生することから、磁石１１ｍの位置が第１象限から第３象限に時計回りに移動したと推定される。そして、磁石１１ｍの位置が角度０度を通過する際に、異常発電が発生したと推定される。したがって、制御回路１１２ｐは、異常発電による誤検出を補正するために、記憶部１１２ｒに保存している回転カウント値から１を引いて、更新した回転カウント値を記憶部１１２ｒに保存する。

【0122】

また、事例Ｃａｓｅ４、すなわち、ＭＴの位置情報が第１象限で、ＳＴの位置情報が第４象限の場合、制御回路１１２ｐは異常発電があったと判断する。事例Ｃａｓｅ４において、ＭＴの位置情報が第１象限であり、これは正常発電の結果なので、第４象限から反時計回りで来たことが推定される。そして、位置検出部１１２ｓに電源が投入され、位置検出部１１２ｓにおける高分解能な位置検出により、第４象限が得られたと推定される。磁石１１ｍの位置が第１象限から第４象限に反時計回りに移動する場合は発電が発生することから、磁石１１ｍの位置が第１象限から第４象限に時計回りに移動したと推定される。そして、磁石１１ｍの位置が角度０度を通過する際に、異常発電が発生したと推定される。したがって、制御回路１１２ｐは、異常発電による誤検出を補正するために、記憶部１１２ｒに保存している回転カウント値から１を引いて、更新した回転カウント値を記憶部１１２ｒに保存する。

【0123】

＜エンコーダ１１２における処理＞
エンコーダ１１２における処理について説明する。図１６は、第２実施形態に係るエンコーダ１１２の処理を説明するフロー図である。

【0124】

（ステップＳ１０）
最初に、サーボコントローラ１２０から位置検出部１１２ｓに電源を供給する（上位制御部から電源を供給する工程）。位置検出部１１２ｓは、電源が供給されると、位置の検出を行う。

【0125】

（ステップＳ２０）
次に、制御回路１１２ｐは、位置検出部１１２ｓから位置情報を取得する（位置検出部より位置情報を取得する工程）。制御回路１１２ｐは、位置検出部１１２ｓから位置情報（ＳＴの位置情報、第１回転位置）を取得する。

【0126】

（ステップＳ３０）
また、ステップＳ２０と並列に、制御回路１１２ｐは、記憶部１１２ｒから、前回発電時に測定した位置情報及び回転情報である回転カウント値を取得する（記憶部から位置情報及び回転情報を取得する工程）。制御回路１１２ｐは、記憶部１１２ｒから位置情報（ＭＴの位置情報）と回転カウント値を取得する。

【0127】

（ステップＳ４０）
次に、制御回路１１２ｐは、位置情報及び回転情報を補正する（位置情報及び回転情報を補正する工程）。制御回路１１２ｐは、表３に示すような補正テーブルに基づいて回転カウント値の補正を行う。

【0128】

なお、記憶部１１２ｒに保存されている位置情報を読み込むタイミングと、位置検出部１１２ｓで位置を測定して位置情報を読み込むタイミングは同時であるようにする。

【0129】

第２実施形態に係るエンコーダは上記の処理を行うことにより、異常発電による誤差の発生を抑制できる。

【0130】

なお、ホール素子１２ｈが、磁気センサの一例である。制御回路１２ｐ又は制御回路１１２ｐが、推定部の一例である。

【0131】

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【符号の説明】

【0132】

１ サーボモータシステム
１０、１１０ サーボモータ
１１、１１１ モータ
１１ａ 回転軸
１１ｄ、１１１ｄ ディスク
１１ｍ 磁石
１２ エンコーダ
１２ｇ 発電素子
１２ｈ ホール素子
１２ｐ、１１２ｐ 制御回路
１２ｒ、１１２ｒ 記憶部
２０、１２０ サーボコントローラ
１１１ｓ スリット
１１２ｓ 位置検出部
１２０ サーボコントローラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】