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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-05-30
(45)【発行日】2022-06-07
(54)【発明の名称】エンコーダ
(51)【国際特許分類】
G01D 5/245 20060101AFI20220531BHJP
G01D 5/244 20060101ALI20220531BHJP
【ＦＩ】
G01D5/245 110B
G01D5/245 H
G01D5/245 R
G01D5/245 110L
G01D5/245 110M
G01D5/244 H
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2018080640
(22)【出願日】2018-04-19
(65)【公開番号】P2019190873
(43)【公開日】2019-10-31
【審査請求日】2021-04-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000002233
【氏名又は名称】日本電産サンキョー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100095452
【弁理士】
【氏名又は名称】石井 博樹
(72)【発明者】
【氏名】齋藤 豊
(72)【発明者】
【氏名】奥村 宏克
【審査官】岩本 太一
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２００９／１５３８３９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２００８／０６２７７８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００７－２７１４４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００８／１３６０５４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１２／０００７５８９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１２－１１８０００（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｂ ７／００－７／３４
Ｇ０１Ｄ ５／００－５／２５２
５／３９－５／６２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
周方向にＮ極とＳ極とが複数交互に着磁された回転磁石と、前記回転磁石の位置を検出する第１感磁素子と、前記第１感磁素子の出力に対して電気角で９０°の位相差を有する位置に配置され前記回転磁石の位置を検出する第２感磁素子と、を有する複数の感磁素子センサ部と、
を備え、
前記感磁素子センサ部として、前記回転磁石に対して所定の誤差範囲を許容して前記感磁素子センサ部のうちの第１等間隔感磁素子センサ部と第２等間隔感磁素子センサ部とを前記回転磁石の回転方向において等間隔に配置される等間隔感磁素子センサ部を有し、
前記所定の誤差範囲は、等間隔となる位置から磁気周期で１周期以内の範囲であって、前記第１等間隔感磁素子センサ部の前記第１感磁素子の出力と前記第２等間隔感磁素子センサ部の前記第１感磁素子の出力、並びに、前記第１等間隔感磁素子センサ部の前記第２感磁素子の出力と前記第２等間隔感磁素子センサ部の前記第２感磁素子の出力が、電気角で１８０°の偶数倍の位相差を有する位置関係を満たすことが可能な範囲であり、
前記第１等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子と前記第２等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子とが接続され、前記第１等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子と前記第２等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子とが接続され、
前記感磁素子センサ部として、前記等間隔感磁素子センサ部に加えて、前記等間隔感磁素子センサ部の少なくとも１つに対して機械角で３０°以下に配置される近接感磁素子センサ部が設けられ、
前記等間隔感磁素子センサ部と前記近接感磁素子センサ部との組を３つ以上有することを特徴とするエンコーダ。
【請求項2】
周方向にＮ極とＳ極とが複数交互に着磁された回転磁石と、前記回転磁石の位置を検出する第１感磁素子と、前記第１感磁素子の出力に対して電気角で９０°の位相差を有する位置に配置され前記回転磁石の位置を検出する第２感磁素子と、を有する複数の感磁素子センサ部と、
を備え、
前記感磁素子センサ部として、前記回転磁石に対して所定の誤差範囲を許容して前記感磁素子センサ部のうちの第１等間隔感磁素子センサ部と第２等間隔感磁素子センサ部とを前記回転磁石の回転方向において等間隔に配置される等間隔感磁素子センサ部を有し、
前記所定の誤差範囲は、等間隔となる位置から磁気周期で１周期以内の範囲であって、前記第１等間隔感磁素子センサ部の前記第１感磁素子の出力と前記第２等間隔感磁素子センサ部の前記第１感磁素子の出力、並びに、前記第１等間隔感磁素子センサ部の前記第２感磁素子の出力と前記第２等間隔感磁素子センサ部の前記第２感磁素子の出力が、電気角で１８０°の奇数倍の位相差を有する位置関係を満たすことが可能な範囲であり、
前記第１等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子と前記第２等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子とが接続され、前記第１等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子と前記第２等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子とが接続され、
前記感磁素子センサ部として、前記等間隔感磁素子センサ部に加えて、前記等間隔感磁素子センサ部の少なくとも１つに対して機械角で３０°以下に配置される近接感磁素子センサ部が設けられ、
前記等間隔感磁素子センサ部と前記近接感磁素子センサ部との組を３つ以上有することを特徴とするエンコーダ。
【請求項3】
請求項１または２に記載のエンコーダにおいて、前記感磁素子センサ部は、前記第１感磁素子および前記第２感磁素子を１つのパッケージ内に有していることを特徴とするエンコーダ。
【請求項4】
請求項１から３のいずれか１項に記載のエンコーダにおいて、前記第１感磁素子および前記第２感磁素子は、ホール素子であることを特徴とするエンコーダ。
【請求項5】
請求項１から３のいずれか１項に記載のエンコーダにおいて、前記第１感磁素子および前記第２感磁素子は、磁気抵抗素子であることを特徴とするエンコーダ。
【請求項6】
請求項１から５のいずれか１に記載のエンコーダにおいて、前記所定の誤差範囲を許容する機械角で１８０°の配置で、２つの等間隔感磁素子センサ部を備えることを特徴とするエンコーダ。
【請求項7】
請求項６に記載のエンコーダにおいて、前記２つの等間隔感磁素子センサ部を２組以上備えることを特徴とするエンコーダ。
【請求項8】
請求項１から７のいずれか１項に記載のエンコーダにおいて、前記回転磁石は、周方向にＮ極とＳ極とが複数交互に着磁された第１回転磁石であって、
前記第１回転磁石と共に回転可能であって周方向にＮ極とＳ極とが着磁された第２回転磁石と、前記第２回転磁石の位置を検出する第２回転磁石用感磁素子と、を備えることを特徴とするエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エンコーダに関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、様々なエンコーダが使用されている。このうち、回転磁石と感磁素子を用いる磁気式のロータリエンコーダが多く使用されている。
例えば、特許文献１には、電気角で９０°の位相差で磁気スケール（回転磁石）の移動検出を行うことが可能なロータリエンコーダが開示されている。
また、例えば、特許文献２および特許文献３には、永久磁石（回転磁石）と、機械角で９０°おきに配置されたホールセンサ（感磁素子）と、これらホールセンサに対して機械角で６０°ずつずらした位置に配置されたホールセンサと、を備える磁気式のエンコーダ（ロータリエンコーダ）が開示されている。
例えば、特許文献１には、電気角で９０°の位相差で磁気スケール（回転磁石）の移動検出を行うことが可能なロータリエンコーダが開示されている。
また、例えば、特許文献２および特許文献３には、永久磁石（回転磁石）と、機械角で９０°おきに配置されたホールセンサ（感磁素子）と、これらホールセンサに対して機械角で６０°ずつずらした位置に配置されたホールセンサと、を備える磁気式のエンコーダ（ロータリエンコーダ）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１２－１１８０００号公報
【文献】ＷＯ２００７／１３２６０３号公報
【文献】ＷＯ２００９／８４３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１で開示されるように、電気角で９０°の位相差で磁気スケールの移動検出を行うことで、高精度なエンコーダとすることができる。
また、特許文献２および特許文献３で開示されるように、複数の位置に感磁素子を配置することでも高精度なエンコーダとすることができる。
しかしながら、回転磁石を有する磁気式のエンコーダ（ロータリエンコーダ）においては、回転磁石が回転することに伴って着磁位置による着磁強度の周期的な変動が生じる場合があり、磁束変動が生じる場合ある。そして、該磁束変動の影響を受け、エンコーダの性能が低下する場合があった。そして、例えば、電気角で９０°の位相差で検出可能な位置に感磁素子を設けたユニットを、単に複数設けただけでは、磁束変動の影響を抑制できない。すなわち、該ユニット（感磁素子）の位置や感磁素子同士の接続の仕方などによっては、磁束変動の影響を抑制できない場合がある。
また、特許文献２および特許文献３で開示されるように、複数の位置に感磁素子を配置することでも高精度なエンコーダとすることができる。
しかしながら、回転磁石を有する磁気式のエンコーダ（ロータリエンコーダ）においては、回転磁石が回転することに伴って着磁位置による着磁強度の周期的な変動が生じる場合があり、磁束変動が生じる場合ある。そして、該磁束変動の影響を受け、エンコーダの性能が低下する場合があった。そして、例えば、電気角で９０°の位相差で検出可能な位置に感磁素子を設けたユニットを、単に複数設けただけでは、磁束変動の影響を抑制できない。すなわち、該ユニット（感磁素子）の位置や感磁素子同士の接続の仕方などによっては、磁束変動の影響を抑制できない場合がある。
【0005】
そこで、本発明の目的は、高精度、且つ、磁束変動の影響を抑制可能なエンコーダを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第１の態様に係るエンコーダは、周方向にＮ極とＳ極とが複数交互に着磁された回転磁石と、前記回転磁石の位置を検出する第１感磁素子と、前記第１感磁素子の出力に対して電気角で９０°の位相差を有する位置に配置され前記回転磁石の位置を検出する第２感磁素子と、を有する複数の感磁素子センサ部と、を備え、前記感磁素子センサ部として、前記回転磁石に対して所定の誤差範囲を許容して等間隔に配置される等間隔感磁素子センサ部を有し、前記所定の誤差範囲は、等間隔となる位置から磁気周期で１周期以内の範囲であって、前記等間隔感磁素子センサ部のうちの第１等間隔感磁素子センサ部の前記第１感磁素子の出力と前記等間隔感磁素子センサ部のうちの第２等間隔感磁素子センサ部の前記第１感磁素子の出力、並びに、前記第１等間隔感磁素子センサ部の前記第２感磁素子の出力と前記等間隔第２感磁素子センサ部の前記第２感磁素子の出力が、電気角で１８０°の偶数倍の位相差を有する位置関係を満たすことが可能な範囲であり、前記第１等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子と前記第２等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子とが接続され、前記第１等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子と前記第２等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子とが接続されていることを特徴とする。
【0007】
本態様によれば、電気角で９０°の位相差で検出可能な位置に感磁素子を設けた感磁素子センサ部を複数有するので、高精度なエンコーダとすることができる。また、等間隔となる位置から磁気周期で１周期以内の範囲であって、第１等間隔感磁素子センサ部同士の出力および第２等間隔感磁素子センサ部同士の出力を電気角で１８０°の偶数倍の位相差を有する位置関係を満たすことが可能な範囲に配置し、且つ、第１等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子と第２等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子とを接続し第１等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子と第２等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子とを接続する。すなわち、磁気周期で１周期分位相がずれた位置であって機械的に離れた位置に配置される第１等間隔感磁素子センサ部および第２等間隔感磁素子センサ部の出力を平均化することで、磁束変動の影響を抑制することができる。
【0008】
本発明の第２の様態に係るエンコーダは、周方向にＮ極とＳ極とが複数交互に着磁された回転磁石と、前記回転磁石の位置を検出する第１感磁素子と、前記第１感磁素子の出力に対して電気角で９０°の位相差を有する位置に配置され前記回転磁石の位置を検出する第２感磁素子と、を有する複数の感磁素子センサ部と、を備え、前記感磁素子センサ部として、前記回転磁石に対して所定の誤差範囲を許容して等間隔に配置される等間隔感磁素子センサ部を有し、前記所定の誤差範囲は、等間隔となる位置から磁気周期で１周期以内の範囲であって、前記等間隔感磁素子センサ部のうちの第１等間隔感磁素子センサ部の前記第１感磁素子の出力と前記等間隔感磁素子センサ部のうちの第２等間隔感磁素子センサ部の前記第１感磁素子の出力、並びに、前記第１等間隔感磁素子センサ部の前記第２感磁素子の出力と前記等間隔第２感磁素子センサ部の前記第２感磁素子の出力が、電気角で１８０°の奇数倍の位相差を有する位置関係を満たすことが可能な範囲であり、前記第１等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子と前記第２等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子とが接続され、前記第１等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子と前記第２等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子とが接続されていることを特徴とする。
【0009】
本態様によれば、電気角で９０°の位相差で検出可能な位置に感磁素子を設けた感磁素子センサ部を複数有するので、高精度なエンコーダとすることができる。また、等間隔となる位置から磁気周期で１周期以内の範囲であって、第１等間隔感磁素子センサ部同士の出力および第２等間隔感磁素子センサ部同士の出力を電気角で１８０°の奇数倍の位相差を有する位置関係を満たすことが可能な範囲に配置し、且つ、第１等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子と第２等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子とを接続し第１等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子と第２等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子とを接続する。すなわち、磁気周期で１／２周期分位相がずれた位置であって機械的に離れた位置に配置される第１等間隔感磁素子センサ部および第２等間隔感磁素子センサ部の出力の一方を反転させて平均化することで、磁束変動の影響を抑制することができる。
【0010】
本発明の第３の態様に係るエンコーダは、前記第１または第２の態様において、前記感磁素子センサ部は、前記第１感磁素子および前記第２感磁素子を１つのパッケージ内に有していることを特徴とする。
【0011】
本態様によれば、第１感磁素子および第２感磁素子が１つのパッケージ内に設けられているので、高い精度で第１感磁素子と第２感磁素子とを位置決めでき、特に高精度なエンコーダとすることができる。
【0012】
本発明の第４の態様に係るエンコーダは、前記第１から第３のいずれか１項の態様において、前記第１感磁素子および前記第２感磁素子は、ホール素子であることを特徴とする。
【0013】
本態様によれば、第１感磁素子および第２感磁素子はホール素子であり、単独で磁界の方向（Ｎ極とＳ極の判別）を検出できるので、安価にエンコーダを形成することができる。
【0014】
本発明の第５の態様に係るエンコーダは、前記第１から第３のいずれか１つの態様において、前記第１感磁素子および前記第２感磁素子は、磁気抵抗素子であることを特徴とする。
【0015】
本態様によれば、磁気抵抗素子を用いてエンコーダを形成することができるので、対向する磁石の回転磁界を検出する為、ホール素子のように磁束の強弱を検出する場合と比較すると、着磁バラツキや回転部の振れにより磁束強度が変動しても安定して回転位置を検出することができる。
【0016】
本発明の第６の態様に係るエンコーダは、前記第１から第５のいずれか１つの態様において、前記所定の誤差範囲を許容する機械角で１８０°の配置で、２つの等間隔感磁素子センサ部を備えることを特徴とする。
【0017】
本態様によれば、例えば等間隔第１感磁素子センサ部および等間隔第２感磁素子センサ部の２つで等間隔感磁素子センサ構成することで安価にエンコーダを形成することが可能となる。また、２つの等間隔感磁素子センサ部を所定の誤差範囲を許容する機械角で１８０°の配置とすることで、効果的に磁束変動の影響を抑制することができる。
【0018】
本発明の第７の態様に係るエンコーダは、前記第１から第６のいずれか１つの態様において、前記２つの等間隔感磁素子センサ部を２組以上備えることを特徴とする。
【0019】
本態様によれば、２つの等間隔感磁素子センサ部を２組以上備えることで、特に高精度なエンコーダとすることができる。
【0020】
本発明の第８の態様に係るエンコーダは、前記第１から第７のいずれか１つの態様において、前記回転磁石は、周方向にＮ極とＳ極とが複数交互に着磁された第１回転磁石であって、前記第１回転磁石と共に回転可能であって周方向にＮ極とＳ極とが着磁された第２回転磁石と、前記第２回転磁石の位置を検出する第２回転磁石用感磁素子と、を備えることを特徴とする。
【0021】
本態様によれば、第２回転磁石と第２回転磁石用感磁素子により、回転磁石（第１回転磁石）の回転量だけでなく絶対位置を検出できる。
【0022】
本発明の第９の態様に係るエンコーダは、前記第１から第８のいずれか１つの態様において、前記感磁素子センサ部として、前記等間隔感磁素子センサ部に加えて、前記等間隔感磁素子センサ部の少なくとも１つに対して機械角で３０°以下に配置される近接感磁素子センサ部が設けられていることを特徴とする。
【0023】
本態様によれば、等間隔感磁素子センサ部と近接する位置に近接感磁素子センサ部を有するので、等間隔感磁素子センサ部の出力と近接感磁素子センサ部の出力とを利用（例えば平均化）することで、外部磁束の影響を抑制することができる。
【発明の効果】
【0024】
本発明は、高精度、且つ、磁束変動の影響を抑制可能なエンコーダを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明を適用したエンコーダ（ロータリエンコーダ）の外観等を示す説明図（斜視図）である。
【図2】本発明を適用したエンコーダの外観等を示す説明図（平面図）である。
【図3】本発明を適用したエンコーダの固定体の一部を切り欠いて示す側面図である。
【図4】本発明を適用したエンコーダの回転磁石および感磁素子センサ部のレイアウトを示す説明図である。
【図5】本発明を適用したエンコーダにおける検出原理を示す説明図である。
【図6】本発明を適用したエンコーダにおける検出原理を示す説明図である。
【図7】本発明を適用したエンコーダにおける角度位置の決定方法の基本的構成を示す説明図である。
【図8】本発明を適用したエンコーダにおける回転磁石に対する感磁素子センサ部の配置を説明するための概略平面図である。
【図9】本発明を適用したエンコーダにおける回転磁石に対する感磁素子センサ部の配置を説明するための概略拡大図である。
【図10】本発明を適用したエンコーダにおける感磁素子センサ部の配線を示す図である。
【図11】１つの感磁素子センサ部を用いた場合であって、外部磁束なし、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。
【図12】２つの感磁素子センサ部を用いた場合であって、外部磁束なし、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。
【図13】１つの感磁素子センサ部を用いた場合であって、外部磁束なし、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合の検出角度誤差を示す図である。
【図14】２つの感磁素子センサ部を用いた場合であって、外部磁束なし、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合の検出角度誤差を示す図である。
【図15】１つの感磁素子センサ部を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。
【図16】２つの感磁素子センサ部を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。
【図17】１つの感磁素子センサ部を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合の検出角度誤差を示す図である。
【図18】１つの感磁素子センサ部を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。
【図19】２つの感磁素子センサ部を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。
【図20】１つの感磁素子センサ部を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれなしの場合の検出角度誤差を示す図である。
【図21】２つの感磁素子センサ部を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれなしの場合の検出角度誤差を示す図である。
【図22】４つの感磁素子センサ部を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれありの場合のリサージュ円を示す図である。
【図23】４つの感磁素子センサ部を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれありの場合の検出角度誤差を示す図である。
【図24】本発明を適用したエンコーダにおける回転磁石に対する感磁素子センサ部の配置を説明するための概略拡大図である。
【図25】本発明を適用したエンコーダにおける感磁素子センサ部の配線を示す図である。
【図26】本発明を適用したエンコーダにおける回転磁石に対する感磁素子センサ部の配置を説明するための概略平面図である。
【図27】本発明を適用したエンコーダにおける回転磁石に対する感磁素子センサ部の配置を説明するための概略平面図である。
【図28】本発明を適用したエンコーダにおける回転磁石に対する感磁素子センサ部の配置を説明するための概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下に、本発明のエンコーダ（ロータリエンコーダ）の一実施例について説明する。
なお、以下の説明では、ロータリエンコーダとして、感磁素子センサ部が磁石および感磁素子（磁気抵抗素子、ホール素子）によって構成された磁気式ロータリエンコーダを中心に説明する。この場合、固定体に磁石を設け、回転体に感磁素子を設けた構成、および固定体に感磁素子を設け、回転体に磁石を設けた構成のいずれの構成を採用してもよいが、以下の説明では、固定体に感磁素子を設け、回転体に回転磁石を設けた構成を中心に説明する。つまり、以下の「回転磁石」には、該回転磁石は回転せず、感磁素子が回転する構成で使用される場合（回転磁石は回転しないが回転磁石と感磁素子とが相対的に回転する場合）も含まれる。また、以下に参照する図面において、回転磁石および感磁素子等の構成について模式的に示してあり、例えば回転磁石における磁極の数や感磁素子からの出力線の本数などについてはその数を減らして示してある場合がある。また、構成を分かり易くするため、一部構成部品を省略（簡略化）して表している場合がある。
なお、以下の説明では、ロータリエンコーダとして、感磁素子センサ部が磁石および感磁素子（磁気抵抗素子、ホール素子）によって構成された磁気式ロータリエンコーダを中心に説明する。この場合、固定体に磁石を設け、回転体に感磁素子を設けた構成、および固定体に感磁素子を設け、回転体に磁石を設けた構成のいずれの構成を採用してもよいが、以下の説明では、固定体に感磁素子を設け、回転体に回転磁石を設けた構成を中心に説明する。つまり、以下の「回転磁石」には、該回転磁石は回転せず、感磁素子が回転する構成で使用される場合（回転磁石は回転しないが回転磁石と感磁素子とが相対的に回転する場合）も含まれる。また、以下に参照する図面において、回転磁石および感磁素子等の構成について模式的に示してあり、例えば回転磁石における磁極の数や感磁素子からの出力線の本数などについてはその数を減らして示してある場合がある。また、構成を分かり易くするため、一部構成部品を省略（簡略化）して表している場合がある。
【0027】
（全体構成）
図１は、本実施例のエンコーダ１の外観等を示す説明図であり、エンコーダ１を回転軸線方向Ｌの一方の側（Ｌ１側）かつ斜め方向からみた斜視図である。また、図２は、本実施例のエンコーダ１の外観等を示す説明図であり、回転軸線方向Ｌの一方の側（Ｌ１側）からみた平面図である。そして、図３は、本実施例のエンコーダ１の固定体１０の一部を切り欠いて示す側面図である。
図１は、本実施例のエンコーダ１の外観等を示す説明図であり、エンコーダ１を回転軸線方向Ｌの一方の側（Ｌ１側）かつ斜め方向からみた斜視図である。また、図２は、本実施例のエンコーダ１の外観等を示す説明図であり、回転軸線方向Ｌの一方の側（Ｌ１側）からみた平面図である。そして、図３は、本実施例のエンコーダ１の固定体１０の一部を切り欠いて示す側面図である。
【0028】
図１から図３に示すエンコーダ１は、固定体１０に対する回転体２の軸線周り（回転軸線周り）の回転を磁気的に検出する装置であり、固定体１０は、モータ装置のフレーム等に固定され、回転体２は、モータ装置の回転出力軸等に連結された状態で使用される。固定体１０は、センサ基板１５と、センサ基板１５を支持する複数の支持部材１１とを備えており、本実施例において、支持部材１１は、円形の開口部１２２が形成された底板部１２１を備えたベース体１２と、ベース体１２に固定されたセンサ支持板１３とからなる。なお、図１から図３では内部構成を見やすくするため省略して表されているが、回転軸線方向Ｌを基準として図中の支持部材１１と対向する位置に、該支持部材１１と同様の構成の支持部材１１が形成されている（一方の支持部材１１に後述の感磁素子センサ部６１および６２が形成され、他方の支持部材１１に後述の感磁素子センサ部６３および６４が形成されている）。そして、各々の支持部材１１には、詳細は後述するがホール素子である感磁素子を有する感磁素子センサ部６０（感磁素子センサ部６１、６２、６３および６４：図４参照）が設けられている。感磁素子センサ部６０は、着磁面３１に周方向にＮ極とＳ極とが複数交互に着磁された第１回転磁石３０によって形成される磁界の方向を検出する感磁素子を備えた感磁素子センサ部である。
【0029】
センサ支持板１３は、ベース体１２において開口部１２２の縁部分から回転軸線方向Ｌの一方の側であるＬ１側に向けて突出した略円筒状の胴部１２３にネジ１９１、１９２等により固定されている。なお、図１および図３では、回転軸線方向ＬにおけるＬ１側とは反対側をＬ２側として表している。センサ支持板１３からは、回転軸線方向ＬのＬ１側に向けて複数本の端子１６が突出している。胴部１２３において回転軸線方向ＬのＬ１側に位置する端面には、突起１２４や穴１２５等が形成されており、かかる穴１２５等を利用して、胴部１２３にはセンサ基板１５がネジ１９３等により固定されている。その際、センサ基板１５は、突起１２４等により所定位置に位置決めされた状態で精度よく固定される。
【0030】
センサ基板１５において、回転軸線方向ＬのＬ１側の面にはコネクタ１７が設けられている。さらに、センサ基板１５には、磁気抵抗素子（ＭＲ素子）である感磁素子センサ部４０と、ホール素子である感磁素子センサ部５０と、が設けられている。感磁素子センサ部４０、並びに、感磁素子センサ部５０は、着磁面２１にＮ極とＳ極とが１極ずつ着磁された第２回転磁石２０によって形成される磁界の方向を検出する感磁素子である。
【0031】
回転体２は、第１回転磁石３０および第２回転磁石２０などを有し、胴部１２３の内側に配置される円筒状の部材であって、その内側にはモータの回転出力軸（図示せず）が嵌合等の方法で連結されている。従って、回転体２は、軸線周りに回転可能である。
【0032】
（回転磁石および感磁素子センサ部のレイアウト）
図４は、本実施例のエンコーダ１の回転磁石および感磁素子センサ部のレイアウトを示す説明図である。なお、図４において、矢印は第１回転磁石３０の回転方向である。また、図４におけるデータ処理部９０は、不図示のメモリに予め格納されているプログラムに基づいて動作するＣＰＵ等を備えている。
図４は、本実施例のエンコーダ１の回転磁石および感磁素子センサ部のレイアウトを示す説明図である。なお、図４において、矢印は第１回転磁石３０の回転方向である。また、図４におけるデータ処理部９０は、不図示のメモリに予め格納されているプログラムに基づいて動作するＣＰＵ等を備えている。
【0033】
図３に示すように、本実施例のエンコーダ１には、以下に説明する複数の感磁素子センサ部（第１回転磁石３０の磁界を検出する４つの感磁素子センサ部６０、並びに、第２回転磁石２０の磁界を検出する感磁素子センサ部４０および２つの感磁素子センサ部５０）が設けられている。
【0034】
本実施例のエンコーダ１は、回転体２の側に、第２回転磁石２０に対して径方向の外側で離間する位置でＮ極とＳ極とが周方向において交互に複数着磁された環状の着磁面３１を回転軸線方向ＬのＬ１側に向ける第１回転磁石３０を有している。本実施例の第１回転磁石３０では、Ｎ極とＳ極との対が計３２対形成されている。ただし、Ｎ極とＳ極との対の数は３２対に限定されない。また、本実施例のエンコーダ１は、固定体１０の側に、第１回転磁石３０の着磁面３１に対して回転軸線方向ＬのＬ１側で対向する感磁素子センサ部６０（感磁素子センサ部６１、感磁素子センサ部６２、感磁素子センサ部６３および感磁素子センサ部６４）を備えている。感磁素子センサ部６０（感磁素子センサ部６１、感磁素子センサ部６２、感磁素子センサ部６３および感磁素子センサ部６４）の詳細については後述する。
【0035】
本実施例のエンコーダ１は、Ｎ極とＳ極とが周方向において１極ずつ着磁された着磁面２１を回転軸線方向ＬのＬ１側に向ける第２回転磁石２０を有している。また、本実施例のエンコーダ１は、固定体１０の側に、第２回転磁石２０の着磁面２１に対して回転軸線方向ＬのＬ１側で対向する感磁素子センサ部４０と、第２回転磁石２０の着磁面２１に対して回転軸線方向ＬのＬ１側で対向する感磁素子センサ部５０（感磁素子センサ部５１および感磁素子センサ部５２）と、を備えている。感磁素子センサ部５２は、感磁素子センサ部５１に対して、回転中心軸線周り（周方向）に機械角で９０°ずれた位置に配置されている。
【0036】
第１回転磁石３０および第２回転磁石２０は、回転体２と一体に回転軸線周りに回転する。第２回転磁石２０は円盤状の永久磁石からなる。第１回転磁石３０は円筒状であり、第２回転磁石２０に対して径方向の外側で離間する位置に配置されている。第１回転磁石３０および第２回転磁石２０はボンド磁石等からなる。
【0037】
感磁素子センサ部４０は、第２回転磁石２０に対して、互いに電気角で９０°の位相差を有するＡ相（ＳＩＮ）の磁気抵抗パターンとＢ相（ＣＯＳ）の磁気抵抗パターンとを備えた磁気抵抗素子である。かかる感磁素子センサ部４０において、Ａ相の磁気抵抗パターンは、１８０°の位相差をもって回転体２の移動検出を行う＋ａ相（ＳＩＮ＋）の磁気抵抗パターン４３および－ａ相（ＳＩＮ－）の磁気抵抗パターン４１を備えている。Ｂ相の磁気抵抗パターンは、１８０°の位相差をもって回転体２の移動検出を行う＋ｂ相（ＣＯＳ＋）の磁気抵抗パターン４４および－ｂ相（ＣＯＳ－）の磁気抵抗パターン４２を備えている。ここで、＋ａ相の磁気抵抗パターン４３および－ａ相の磁気抵抗パターン４１は、ブリッジ回路を構成しており、＋ｂ相の磁気抵抗パターン４４および－ｂ相の磁気抵抗パターン４２も、＋ａ相の磁気抵抗パターン４３および－ａ相の磁気抵抗パターン４１と同様、ブリッジ回路を構成している。
【0038】
本実施例においては、感磁素子センサ部４０、感磁素子センサ部５１、感磁素子センサ部５２および感磁素子センサ部６０（感磁素子センサ部６１、感磁素子センサ部６２、感磁素子センサ部６３および感磁素子センサ部６４）はいずれも、センサ基板１５の回転軸線方向ＬのＬ２側の面に設けられている（図３参照）。また、センサ基板１５には、感磁素子センサ部４０に電気的に接続されたアンプ９１、感磁素子センサ部５０に電気的に接続されたアンプ９２、感磁素子センサ部６０に電気的に接続されたアンプ９３が設けられている。そして、感磁素子センサ部６１からアンプ９３を介してデータ処理部９０まで出力線２０１が接続され、感磁素子センサ部６２からの出力線２０２が出力線２０１に接続され、感磁素子センサ部６３からの出力線２０３が出力線２０１と出力線２０２との接続点よりもデータ処理部９０側で出力線２０１に接続され、感磁素子センサ部６４からの出力線２０４が出力線２０３に接続されている。なお、図４においては、出力線２０１、出力線２０２、出力線２０３および出力線２０４は、簡略化して表現されている（詳細は図１０参照）。
【0039】
本実施例のエンコーダ１は、上記のようなレイアウトとなっていることで、感磁素子センサ部４０および感磁素子センサ部５０の検出結果から、第２回転磁石２０の大まかな絶対位置（すなわち回転体２の大まかな絶対位置）を検出できる。さらに、感磁素子センサ部６０の検出結果から、第１回転磁石３０の詳細な回転量（すなわち回転体２の詳細な回転量）を検出できる。そして、感磁素子センサ部４０および感磁素子センサ部５０の検出結果と、感磁素子センサ部６０の検出結果と、に基づいて、回転体２の詳細な絶対位置（角度位置）を検出できる。
【0040】
本実施例のエンコーダ１は、上記のように、感磁素子センサ部６０としてホール素子を用いているが、感磁素子センサ部６０として磁気抵抗素子（ＭＲ素子）を用いてもよい。感磁素子センサ部６０として磁気抵抗素子を用いる場合、第１回転磁石３０として、本実施例のようにＮ極とＳ極とが周方向に１周分交互に複数着磁された環状の着磁面３１を有する構成ではなく、Ｎ極とＳ極とが周方向に内側と外側で２周分交互に複数着磁され、該内側と該外側でＮ極とＳ極とが互い違い（市松模様：スタッガ）になるように構成された着磁面３１を有する構成のものを用いることができる。感磁素子センサ部６０として磁気抵抗素子を用いる場合、このような第１回転磁石３０を用いることで、周方向の磁界の変化とともに径方向の磁界の変化、すなわち回転磁界を磁気抵抗素子で検出できる。
【0041】
（角度位置の検出原理）
図５は、本実施例のエンコーダ１における検出原理を示す説明図であり、感磁素子センサ部から出力される信号等の説明図である。また、図６は、本実施例のエンコーダ１における検出原理を示す説明図であり、図５で表される信号と回転体２の角度位置（電気角）との関係を示す説明図である。そして、図７は、本実施例のエンコーダ１における角度位置の決定方法の基本的構成を示す説明図である。
図５は、本実施例のエンコーダ１における検出原理を示す説明図であり、感磁素子センサ部から出力される信号等の説明図である。また、図６は、本実施例のエンコーダ１における検出原理を示す説明図であり、図５で表される信号と回転体２の角度位置（電気角）との関係を示す説明図である。そして、図７は、本実施例のエンコーダ１における角度位置の決定方法の基本的構成を示す説明図である。
【0042】
図４に示すように、本実施例のエンコーダ１において、感磁素子センサ部４０、感磁素子センサ部５０および感磁素子センサ部６０の出力は、アンプ９１、アンプ９２およびアンプ９３を介して、補間処理や各種演算処理を行うＣＰＵ等を備えたデータ処理部９０に出力される。データ処理部９０は、感磁素子センサ部４０、感磁素子センサ部５０および感磁素子センサ部６０からの出力に基づいて、固定体１０に対する回転体２の角度位置（絶対位置）を求める。
【0043】
より具体的には、エンコーダ１において、回転体２が１回転すると、第２回転磁石２０の着磁面２１の磁束は図５の一番上の正弦波で表されるように変化する。回転体２が１回転すると、第２回転磁石２０が１回転するので、感磁素子センサ部４０からは、図５の上から２番目の正弦波で表されるように、正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓが２周期分、出力される。従って、データ処理部９０において、図６に示すように、正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓからθ＝ｔａｎ－１（ｓｉｎ／ｃｏｓ）を求めれば、回転体２の角度位置θが分かる。また、本実施例では、第２回転磁石２０の中心からみて９０°ずれた位置に、共にホール素子である感磁素子センサ部５１および感磁素子センサ部５２が配置されている。このため、図５の上から３番目の波形および図５の一番下の波形からわかるように、現在位置が正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓのいずれの区間に位置するかが分かるので、回転体２の絶対角度位置が分かる。
【0044】
また、感磁素子センサ部６０の詳細な構成については後述するが、各々の感磁素子センサ部６０（感磁素子センサ部６１、感磁素子センサ部６２、感磁素子センサ部６３および感磁素子センサ部６４）は、第１感磁素子７０（図８参照）と、該第１感磁素子７０と電気角で９０°の位相差（第１回転磁石３０の位相を基準とした位相差）を有する位置に第２感磁素子７９（図８参照）と、を備えている。そして、本実施例のエンコーダ１では、Ｎ極とＳ極とが周方向において交互に複数着磁された環状の着磁面３１を備えた第１回転磁石３０が用いられており、かかる第１回転磁石３０に対向する各々の感磁素子センサ部６０（感磁素子センサ部６１、感磁素子センサ部６２、感磁素子センサ部６３および感磁素子センサ部６４）からは、回転体２が第１回転磁石３０の磁極の１周期分を回転する度に、正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓが出力される。詳細には、第１感磁素子７０から正弦波信号ｃｏｓ、第２感磁素子７９から正弦波信号ｓｉｎが出力される。従って、各々の感磁素子センサ部６０から出力された正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓについても、図６に示すように、正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓからθ＝ｔａｎ－１（ｓｉｎ／ｃｏｓ）を求めれば、第１回転磁石３０の磁極の１周期分に相当する角度内における回転体２の角度位置θが分かる。
【0045】
そこで、本実施例では、１回転１周期の絶対角度データ（図７の一番上のデータ）と、１回転Ｎ周期のインクリメンタル角度データ（図７の上から２番目のデータ）とに基づいて、回転体２の瞬間時の角度位置を検出する。従って、１回転１周期の絶対角度データの分解能が低い場合でも、高分解能絶対値データ（図７の一番下のデータ）に示すように、分解能の高い絶対角度データを得ることができる。
【0046】
かかる検出方式を採用するにあたって、１回転１周期の絶対角度データを第１回転磁石３０の磁極対の数（Ｎ：２以上の正の整数）に内挿分割した第２絶対角度データを作成しておき、瞬間時に感磁素子センサ部４０および感磁素子センサ部５０からの出力が、第２絶対角度データの周期１、２・・ｎ－１、ｎ、ｎ＋１・・Ｎのいずれの周期に位置するかを検出する。また、瞬間時に感磁素子センサ部６０からの出力が、インクリメンタル角度データの周期１、２・・ｍ－１、ｍ、ｍ＋１・・Ｎ内におけるいずれの位置に相当するかを検出する。そして、瞬間時における感磁素子センサ部４０および感磁素子センサ部５０における出力が、第２絶対角度データのいずれの周期にあるかをデジタルデータの上位データとし、感磁素子センサ部６０からの出力が、インクリメンタル角度データのいずれの位置に相当するかをデジタルデータの下位データとして、瞬間時の回転体２の絶対角度位置を検出する。
【0047】
図４に示すデータ処理部９０には、第２絶対角度データおよびインクリメンタル角度データを記憶しておく不図示のメモリが設けられている。さらに、データ処理部９０には、瞬間時における感磁素子センサ部４０および感磁素子センサ部５０からの出力、瞬間時における感磁素子センサ部６０からの出力、メモリに記憶されている第２絶対角度データおよびメモリに記憶されているインクリメンタル角度データに基づいて、瞬間時の回転体２の絶対角度位置を決定する不図示の角度位置決定部が設けられている。
【0048】
（第１回転磁石３０に対する感磁素子センサ部６０の配置）
次に、本実施例のエンコーダ１の感磁素子センサ部６０の構成、並びに、第１回転磁石３０に対する各々の感磁素子センサ部６０の配置について説明する。
ここで、図８は、本実施例のエンコーダ１における第１回転磁石３０に対する感磁素子センサ部６０（感磁素子センサ部６１、感磁素子センサ部６２、感磁素子センサ部６３および感磁素子センサ部６４）の配置を説明するための概略平面図である。なお、図８において、矢印は第１回転磁石３０の回転方向である。また、図９は、本実施例のエンコーダ１における第１回転磁石３０に対する感磁素子センサ部６１、感磁素子センサ部６２、感磁素子センサ部６３および感磁素子センサ部６４の配置を説明するための概略拡大図である。そして、図１０は、本実施例のエンコーダ１における第１回転磁石３０に対する感磁素子センサ部６１、感磁素子センサ部６２、感磁素子センサ部６３および感磁素子センサ部６４の配線を示す図である。
次に、本実施例のエンコーダ１の感磁素子センサ部６０の構成、並びに、第１回転磁石３０に対する各々の感磁素子センサ部６０の配置について説明する。
ここで、図８は、本実施例のエンコーダ１における第１回転磁石３０に対する感磁素子センサ部６０（感磁素子センサ部６１、感磁素子センサ部６２、感磁素子センサ部６３および感磁素子センサ部６４）の配置を説明するための概略平面図である。なお、図８において、矢印は第１回転磁石３０の回転方向である。また、図９は、本実施例のエンコーダ１における第１回転磁石３０に対する感磁素子センサ部６１、感磁素子センサ部６２、感磁素子センサ部６３および感磁素子センサ部６４の配置を説明するための概略拡大図である。そして、図１０は、本実施例のエンコーダ１における第１回転磁石３０に対する感磁素子センサ部６１、感磁素子センサ部６２、感磁素子センサ部６３および感磁素子センサ部６４の配線を示す図である。
【0049】
図８および図９で表されるように、本実施例の感磁素子センサ部６１、感磁素子センサ部６２、感磁素子センサ部６３および感磁素子センサ部６４は何れも、２つの感磁素子（第１感磁素子７０および第２感磁素子７９）を備えている。具体的には、感磁素子センサ部６１は第１感磁素子７０としての感磁素子７１および第２感磁素子７９としての感磁素子７２、感磁素子センサ部６２は第１感磁素子７０としての感磁素子７３および第２感磁素子７９としての感磁素子７４、感磁素子センサ部６３は第１感磁素子７０としての感磁素子７５および第２感磁素子７９としての感磁素子７６、感磁素子センサ部６４は第１感磁素子７０としての感磁素子７７および第２感磁素子７９としての感磁素子７８、を備えている。本実施例の感磁素子センサ部６１、感磁素子センサ部６２、感磁素子センサ部６３および感磁素子センサ部６４は、第１回転磁石３０に対する配置が異なるだけで、何れも同じものである。
【0050】
また、図９で表されるように、感磁素子センサ部６１、感磁素子センサ部６２、感磁素子センサ部６３および感磁素子センサ部６４においては何れも、第１感磁素子７０と第２感磁素子７９とは、第１回転磁石３０の着磁面３１のＮ極とＳ極とに対応する電気角で９０°の位相差を有する位置（磁気周期で１／４周期分離れた位置）に配置されている。本実施例の感磁素子センサ部６０は、このような構成となっていることで、上記のように、回転体２が第１回転磁石３０の磁極の１周期分を回転する度に、正弦波信号ｓｉｎ、ｃｏｓが出力される。
【0051】
また、図９で表されるように、感磁素子センサ部６２は、感磁素子センサ部６１の出力に対して電気角で５４０°の位相差を有する位置（磁気周期で１周期半離れた位置）に配置されている。そして、図８および図９で表されるように、感磁素子センサ部６３は感磁素子センサ部６１に対して機械角で１８０°ずれた位置（周方向において機械角で１８０°ずれた位置）に配置され、感磁素子センサ部６４は感磁素子センサ部６２に対して機械角で１８０°ずれた位置に配置されている。
【0052】
すなわち、感磁素子センサ部６１の第１感磁素子である感磁素子７１からの出力に対して、感磁素子センサ部６２の第１感磁素子である感磁素子７３からの出力は、正弦波信号ｃｏｓが磁気周期で１／２周期分ずれる。また、感磁素子センサ部６１の第１感磁素子である感磁素子７１からの出力に対して、感磁素子センサ部６３の第１感磁素子である感磁素子７５からの出力は、正弦波信号ｃｏｓの位相ずれがない。そして、感磁素子センサ部６３の第１感磁素子である感磁素子７５からの出力に対して、感磁素子センサ部６４の第１感磁素子である感磁素子７７からの出力は、正弦波信号ｃｏｓが磁気周期で１／２周期分ずれる。
【0053】
同様に、感磁素子センサ部６１の第２感磁素子である感磁素子７２からの出力に対して、感磁素子センサ部６２の第２感磁素子である感磁素子７４からの出力は、正弦波信号ｓｉｎが磁気周期で１／２周期分ずれる。また、感磁素子センサ部６１の第２感磁素子である感磁素子７２からの出力に対して、感磁素子センサ部６３の第２感磁素子である感磁素子７６からの出力は、正弦波信号ｓｉｎの位相ずれがない。そして、感磁素子センサ部６３の第２感磁素子である感磁素子７６からの出力に対して、感磁素子センサ部６４の第２感磁素子である感磁素子７８からの出力は、正弦波信号ｓｉｎが磁気周期で１／２周期分ずれる。
【0054】
上記のことから、本実施例においては、図１０で表されるような配線となっている。ここで、図中のＶＣは電圧端子、ＧＮＤは接地端子、ＨＥ１Ｐは第１感磁素子７０からのプラス出力端子、ＨＥ１Ｎは第１感磁素子７０からのマイナス出力端子、ＨＥ２Ｐは第２感磁素子７９からのプラス出力端子、ＨＥ２Ｎは第２感磁素子７９からのマイナス出力端子、を表している。具体的には、感磁素子センサ部６１の出力線２０１に対して、感磁素子センサ部６２の出力線２０２を、プラスとマイナスを逆にして接続している。そして、感磁素子センサ部６３の出力線２０３に対して、感磁素子センサ部６４の出力線２０４を、プラスとマイナスを逆にして接続している。そして、さらに、出力線２０２が接続された出力線２０１に対して、出力線２０４が接続された出力線２０３を、プラス同士およびマイナス同士で接続している。
【0055】
（本実施例のエンコーダ１の効果）
次に、本実施例のエンコーダ１の効果について説明する。
ここで、図１１は、１つの感磁素子センサ部６１のみを用いた場合であって、外部磁束なし、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。また、図１２は、２つの感磁素子センサ部６１および６２を用いた場合であって、外部磁束なし、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。また、図１３は、１つの感磁素子センサ部６１のみを用いた場合であって、外部磁束なし、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合の検出角度誤差を示す図である。また、図１４は、２つの感磁素子センサ部６１および６２を用いた場合であって、外部磁束なし、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合の検出角度誤差を示す図である。また、図１５は、１つの感磁素子センサ部６１のみを用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。また、図１６は、２つの感磁素子センサ部６１および６２を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。また、図１７は、１つの感磁素子センサ部６１のみを用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合の検出角度誤差を示す図である。また、図１８は、１つの感磁素子センサ部６１のみを用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。また、図１９は、２つの感磁素子センサ部６１および６２を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。また、図２０は、１つの感磁素子センサ部６１のみを用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれなしの場合の検出角度誤差を示す図である。また、図２１は、２つの感磁素子センサ部６１および６２を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれなしの場合の検出角度誤差を示す図である。また、図２２は、４つの感磁素子センサ部６１、６２、６３および６４を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれありの場合のリサージュ円を示す図である。そして、図２３は、４つの感磁素子センサ部６１、６２、６３および６４を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれありの場合の検出角度誤差を示す図である。
次に、本実施例のエンコーダ１の効果について説明する。
ここで、図１１は、１つの感磁素子センサ部６１のみを用いた場合であって、外部磁束なし、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。また、図１２は、２つの感磁素子センサ部６１および６２を用いた場合であって、外部磁束なし、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。また、図１３は、１つの感磁素子センサ部６１のみを用いた場合であって、外部磁束なし、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合の検出角度誤差を示す図である。また、図１４は、２つの感磁素子センサ部６１および６２を用いた場合であって、外部磁束なし、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合の検出角度誤差を示す図である。また、図１５は、１つの感磁素子センサ部６１のみを用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。また、図１６は、２つの感磁素子センサ部６１および６２を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。また、図１７は、１つの感磁素子センサ部６１のみを用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動なし、回転磁石の回転ずれなしの場合の検出角度誤差を示す図である。また、図１８は、１つの感磁素子センサ部６１のみを用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。また、図１９は、２つの感磁素子センサ部６１および６２を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれなしの場合のリサージュ円を示す図である。また、図２０は、１つの感磁素子センサ部６１のみを用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれなしの場合の検出角度誤差を示す図である。また、図２１は、２つの感磁素子センサ部６１および６２を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれなしの場合の検出角度誤差を示す図である。また、図２２は、４つの感磁素子センサ部６１、６２、６３および６４を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれありの場合のリサージュ円を示す図である。そして、図２３は、４つの感磁素子センサ部６１、６２、６３および６４を用いた場合であって、外部磁束あり、磁束変動あり、回転磁石の回転ずれありの場合の検出角度誤差を示す図である。
【0056】
なお、図１１、図１５および図１８は、最高温度（Ｍａｘ）を２５℃、－２０℃、１０５℃とした場合、並びに、最低温度（Ｍｉｎ）を２５℃、－２０℃、１０５℃とした場合における、横軸を感磁素子７１の差動電圧（単位はＶ）とし、縦軸を感磁素子７２の差動電圧（単位はＶ）としたリサージュ円である。また、図１２、図１６および図１９は、最高温度を２５℃、－２０℃、１０５℃とした場合、並びに、最低温度を２５℃、－２０℃、１０５℃とした場合における、横軸を感磁素子７１と感磁素子７３とにおける差動電圧（単位はＶ）とし、縦軸を感磁素子７２と感磁素子７４とにおける差動電圧（単位はＶ）としたリサージュ円である。また、図２２は、最高温度を２５℃、－２０℃、１０５℃とした場合、並びに、最低温度を２５℃、－２０℃、１０５℃とした場合における、横軸を感磁素子７１と感磁素子７３と感磁素子７５と感磁素子７７とにおける差動電圧（単位はＶ）とし、縦軸を感磁素子７２と感磁素子７４と感磁素子７６と感磁素子７８とにおける差動電圧（単位はＶ）としたリサージュ円である。
【0057】
また、図１３、図１４、図１７、図２０、図２１および図２２は、最高温度を２５℃、－２０℃、１０５℃とした場合、並びに、最低温度を２５℃、－２０℃、１０５℃とした場合における、横軸を第１回転磁石３０の角度位置（単位はｄｅｇ）とし、縦軸を検出角度誤差（単位はｄｅｇ）とした、検出角度誤差を示すグラフである。
【0058】
外部磁束、磁束変動、第１回転磁石３０の回転ずれがいずれもない場合、１つの感磁素子センサ部６１のみを用いると、図１１で表されるようなリサージュ円となる場合があり、図１３で表されるような角度誤差が検出される場合がある。一方、２つの感磁素子センサ部６１および６２を用いると、図１２で表されるようなリサージュ円となり、図１４で表されるように、角度誤差がほとんど検出されない。
【0059】
図１２で表されるリサージュ円は横軸０Ｖと縦軸０Ｖの交点を中心に同心円状のリサージュ円となっており、このため、図１４で表されるように検出角度誤差が０ｄｅｇから３６０ｄｅｇに亘りほぼ０となっている。一方、図１１で表されるリサージュ円は横軸０Ｖと縦軸０Ｖの交点を中心としたリサージュ円となっておらず、図１３で表されるように角度誤差が検出されている。
【0060】
なお、４つの感磁素子センサ部６１、６２、６３および６４を用いると、２つの感磁素子センサ部６１および６２を用いた場合と同様、図１２で表されるリサージュ円と略同様の形状のリサージュ円となり、図１４で表される角度誤差のグラフと同様に角度誤差がほとんど検出されない。
【0061】
外部磁束があり、磁束変動および第１回転磁石３０の回転ずれがない場合、１つの感磁素子センサ部６１のみを用いると、図１５で表されるようなリサージュ円となり、図１７で表されるような角度誤差が検出される。一方、２つの感磁素子センサ部６１および６２を用いると、図１６で表されるようなリサージュ円（図１２で表されるリサージュ円と略同様）となり、図１４で表されるように、角度誤差がほとんど検出されない。
【0062】
２つの感磁素子センサ部６１および６２を用いた場合に角度誤差がほとんど検出されないのは、感磁素子センサ部６１および６２のように近接した位置で各々磁場を検出し、それらの検出結果を組み合わせる（信号合算する）ことにより、外部磁場による磁場の変化の影響（外部磁場による磁場のオフセット）をキャンセルすることが可能になるためである。特に、本実施例のように、感磁素子センサ部６１および６２の検出結果を反転させて組み合わせる構成とすることで、外部磁場による磁場の変化の影響を効果的にキャンセルすることができる。
【0063】
なお、４つの感磁素子センサ部６１、６２、６３および６４を用いると、２つの感磁素子センサ部６１および６２を用いた場合と同様、図１６で表されるリサージュ円と略同様の形状のリサージュ円となり、図１４で表される角度誤差のグラフと同様に角度誤差がほとんど検出されない。
【0064】
外部磁束および磁束変動があり、第１回転磁石３０の回転ずれがない場合、１つの感磁素子センサ部６２のみを用いると、図１８で表されるようなリサージュ円となり、図２０で表されるような角度誤差が検出される。また、２つの感磁素子センサ部６１および６２を用いると、図１９で表されるようなリサージュ円となり、図２１で表されるような角度誤差が検出される。すなわち、２つの感磁素子センサ部６１および６２を用いた場合、１つの感磁素子センサ部６２のみを用いた場合ほどではないが、角度誤差が検出される。
【0065】
一方、４つの感磁素子センサ部６１、６２、６３および６４を用いると、図１６で表されるリサージュ円と略同様の形状のリサージュ円となり、図１４で表される角度誤差のグラフと同様に角度誤差がほとんど検出されない。４つの感磁素子センサ部６１、６２、６３および６４を用いた場合に角度誤差がほとんど検出されないのは、感磁素子センサ部６１および６３、並びに、感磁素子センサ部６２および６４のように対向する位置（別の表現をすると、第１回転磁石３０に対して略等間隔の配置）で各々磁場を検出し、それらの検出結果を組み合わせる（信号合算する）ことにより、磁束変動による磁場の変化の影響（磁束変動による磁場のオフセット）をキャンセルすることが可能になるためである。
【0066】
なお、磁束変動があり、外部磁束および第１回転磁石３０の回転ずれがない場合などにおいては、例えば、感磁素子センサ部６１および６３の２つ、或いは、感磁素子センサ部６２および６４の２つを用いても、角度誤差を効果的に抑制することができる。このような構成であっても、第１回転磁石３０に対して略等間隔の配置で各々磁場を検出し、それらの検出結果を組み合わせる（信号合算する）ことにより、磁束変動による磁場の変化の影響（磁束変動による磁場のオフセット）をキャンセルすることが可能になるためである。
【0067】
外部磁束、磁束変動、第１回転磁石３０の回転ずれがいずれもある場合、１つの感磁素子センサ部６２のみを用いると、図１８で表されるようなリサージュ円とほぼ同様のリサージュ円となり、図２０で表されるような角度誤差と同様の角度誤差が検出される。また、２つの感磁素子センサ部６１および６２を用いると、図１９で表されるようなリサージュ円とほぼ同様のリサージュ円となり、図２１で表されるような角度誤差と同様の角度誤差が検出される。また、４つの感磁素子センサ部６１、６２、６３および６４を用いると、図２２で表されるようなリサージュ円となり、図２３で表されるような角度誤差が検出される。図２３で表される角度誤差のグラフにおいては、該角度誤差が正弦波の形状をしている。
【0068】
角度誤差が正弦波の形状をしている場合、高精度誤差検出装置（例えば光学的に角度誤差を検出可能な光学式エンコーダ）などを利用して、該角度誤差を簡単に補正することができる。以下に、該角度誤差の補正方法の一例として、補正テーブルを作成することにより該角度誤差を補正する方法について説明する。ただし、このような補正方法に限定されない。
【0069】
該角度誤差の補正方法は、感磁素子の信号から第１回転磁石３０の角度位置を検出するエンコーダ１の誤差を補正する補正テーブルを作成する補正テーブル作成装置（本実施例ではデータ処理部９０）により実行される方法（補正テーブル作成方法）である。そして、不図示の高精度誤差検出装置を利用して、被測定対象となるエンコーダ１により検出される第１回転磁石３０の角度位置の誤差を一回転分算出し、算出された一回転分の誤差をフーリエ変換することにより固有誤差成分を測定し、算出された固有誤差成分の主要誤差周期成分の値のみを逆フーリエ変換し、各角度位置における誤差量を補正値とする補正テーブルを作成し、作成された補正テーブルをエンコーダ１の記憶手段（本実施例ではデータ処理部９０に設けられたメモリ）に保存する。このように、主要誤差周期成分により補正テーブルを作成して、精度高い補正テーブルを作成することにより、角度誤差の補正が可能になる。
【0070】
別の表現をすると、本実施例のエンコーダ１は、感磁素子の信号から角度位置を検出するエンコーダ１の誤差を補正する補正テーブルを作成する補正テーブル作成装置である。そして、エンコーダ１により検出される第１回転磁石３０の角度位置の誤差を、高精度誤差検出装置を利用して一回転分算出する一回転誤差算出手段と、該一回転誤差算出手段により算出された一回転分の誤差をフーリエ変換することにより固有誤差成分を算出する固有誤差成分算出手段と、該固有誤差成分算出手段により算出された固有誤差成分の主要誤差周期成分の値のみを逆フーリエ変換し、各角度位置における誤差量を補正値とする補正テーブルを作成する補正テーブル作成手段と、該補正テーブル作成手段により作成された補正テーブルを、エンコーダ１の記憶手段に保存する補正テーブル保存手段とを備えている。このような構成であるので、固有誤差成分の中で主要誤差周期成分により補正テーブルを作成して、精度の高い補正テーブルを作成することにより、角度誤差の補正が可能になる。
【0071】
また、本実施例のエンコーダ１は、高調波の影響を抑制することが可能な構成になっている。具体的には、本実施例のエンコーダ１は、上記のように、感磁素子センサ部４０、感磁素子センサ部５０及び感磁素子センサ部６０の検出結果（検出データ）に基づき、データ処理によって回転体２の角度位置を求めるデータ処理部９０を備えているが、さらに、所定の次数（例えば７次）以下の高調波をキャンセルする高調波キャンセルパターンが設けられ、データ処理部９０は、所定の次数を超える高調波を打ち消す補正データにより感磁素子センサ部６０の検出データを補正することが可能な構成となっている。すなわち、所定の次数以下（例えば７次以下）の高調波を高調波キャンセルパターンによりキャンセルし、所定の次数を超える（例えば７次を超える）高調波を補正データによりキャンセルすることが可能な構成となっている。
【0072】
（別の構成の実施例）
次に、上記のエンコーダ１とは別の構成（感磁素子センサ部６０の配置が異なる構成）の実施例について、図２４および図２５を用いて説明する。図２４は、エンコーダ１における第１回転磁石３０に対する感磁素子センサ部６１、感磁素子センサ部６２、感磁素子センサ部６３および感磁素子センサ部６４の配置を説明するための概略拡大図であり、図９に対応する図である。そして、図２５は、エンコーダ１における第１回転磁石３０に対する感磁素子センサ部６１、感磁素子センサ部６２、感磁素子センサ部６３および感磁素子センサ部６４の配線を示す図であり、図１０に対応する図である。
次に、上記のエンコーダ１とは別の構成（感磁素子センサ部６０の配置が異なる構成）の実施例について、図２４および図２５を用いて説明する。図２４は、エンコーダ１における第１回転磁石３０に対する感磁素子センサ部６１、感磁素子センサ部６２、感磁素子センサ部６３および感磁素子センサ部６４の配置を説明するための概略拡大図であり、図９に対応する図である。そして、図２５は、エンコーダ１における第１回転磁石３０に対する感磁素子センサ部６１、感磁素子センサ部６２、感磁素子センサ部６３および感磁素子センサ部６４の配線を示す図であり、図１０に対応する図である。
【0073】
図９および図１０などで表されるエンコーダ１は、感磁素子センサ部６１と感磁素子センサ部６２の出力、並びに、感磁素子センサ部６３と感磁素子センサ部６４の出力が電気角で５４０°の間隔で配置され、感磁素子センサ部６１と感磁素子センサ部６３が機械角で１８０°の間隔で配置されていた（図９参照）。一方、図２４および図２５で表されるエンコーダ１は、感磁素子センサ部６１と感磁素子センサ部６２の出力、並びに、感磁素子センサ部６３と感磁素子センサ部６４の出力が電気角で３６０°の間隔で配置され、感磁素子センサ部６１と感磁素子センサ部６３が機械角で１８０°プラス電気角で１８０°の間隔で配置されている（図２４参照）。
【0074】
上記のように、図９および図１０などで表されるエンコーダ１では、感磁素子センサ部６１と感磁素子センサ部６２、並びに、感磁素子センサ部６３と感磁素子センサ部６４は、第１回転磁石３０の位相を基準として磁気周期で１／２周期分ずれて配置されている。そして、感磁素子センサ部６１と感磁素子センサ部６３は、第１回転磁石３０の位相を基準として位相がずれることなく配置されている。一方、図２４および図２５で表されるエンコーダ１は、感磁素子センサ部６１と感磁素子センサ部６２、並びに、感磁素子センサ部６３と感磁素子センサ部６４は、第１回転磁石３０の位相を基準として位相がずれることなく配置されている。そして、感磁素子センサ部６１と感磁素子センサ部６３は、第１回転磁石３０の位相を基準として磁気周期で１／２周期分ずれて配置されている。
【0075】
そこで、図２４および図２５で表されるエンコーダ１の配線は、図２５で表されるような配線となっている。具体的には、感磁素子センサ部６１の出力線２０１に対して、感磁素子センサ部６２の出力線２０２を、プラス同士およびマイナス同士で接続している。そして、感磁素子センサ部６３の出力線２０３に対して、感磁素子センサ部６４の出力線２０４を、プラス同士およびマイナス同士で接続している。そして、さらに、出力線２０２が接続された出力線２０１に対して、出力線２０４が接続された出力線２０３を、プラスとマイナスを逆にして接続している。
【0076】
また、図９および図１０などで表されるエンコーダ１、並びに、図２４および図２５で表されるエンコーダ１では、感磁素子センサ部６１と感磁素子センサ部６３、並びに、感磁素子センサ部６２と感磁素子センサ部６４が機械角で１８０°あるいは略１８０°の間隔で配置されているが、このような構成に限定されない。例えば、感磁素子センサ部６１および６２のそれぞれに対して周方向における両側に機械角で略１２０°の間隔をおいて感磁素子センサ部を配置（すなわち、等間隔あるいは略等間隔に３つずつの感磁素子センサ部を配置）してもよい。同様に、４つ以上の感磁素子センサ部を等間隔あるいは略等間隔に配置してもよい。ただし、感磁素子センサ部同士の出力が電気角で１８０°の整数倍の位相差を有する位置であることが好ましい。このような構成であれば、各々の感磁素子センサ部の検出結果を組み合わせることで、効果的に磁束変動の影響をキャンセルできるためである。
【0077】
感磁素子センサ部６１と感磁素子センサ部６３、並びに、感磁素子センサ部６２と感磁素子センサ部６４のように、等間隔あるいは略等間隔に配置された感磁素子センサ部を等間隔感磁素子センサ部と表現できる。そして、等間隔感磁素子センサ部は、所定の誤差範囲を許容して等間隔に配置されると表現できる。ここで、該所定の誤差範囲は、等間隔となる位置から磁気周期で１周期以内の範囲であって、等間隔感磁素子センサ部のうちの第１等間隔感磁素子センサ部としての感磁素子センサ部６１と等間隔感磁素子センサ部のうちの第２等間隔感磁素子センサ部としての感磁素子センサ部６３とが、電気角で１８０°の整数倍の位相差を有する位置関係を満たすことが可能な範囲であるとする。
【0078】
ここで、図２６は、図９および図１０などで表されるエンコーダ１における回転磁石に対する感磁素子センサ部（等間隔感磁素子センサ部）の配置を説明するための概略平面図である。そして、図２６は、等間隔感磁素子センサ部である感磁素子センサ部６１と感磁素子センサ部６３、並びに、感磁素子センサ部６２と感磁素子センサ部６４が、機械角で１８０°の間隔（等間隔）を置いて配置された例を表している。
【0079】
図２７は、上記とは別のエンコーダ１における回転磁石に対する感磁素子センサ部（等間隔感磁素子センサ部）の配置を説明するための概略平面図である。そして、図２７は、等間隔感磁素子センサ部である感磁素子センサ部６１と感磁素子センサ部１６１と感磁素子センサ部６３と感磁素子センサ部１６３、並びに、感磁素子センサ部６２と感磁素子センサ部１６２と感磁素子センサ部６２と感磁素子センサ部１６４が、機械角で９０°の間隔（等間隔）を置いて配置された例を表している。
【0080】
図２８は、上記とはさらに別のエンコーダ１における回転磁石に対する感磁素子センサ部（等間隔感磁素子センサ部）の配置を説明するための概略平面図である。そして、図２８は、等間隔感磁素子センサ部である感磁素子センサ部６１と感磁素子センサ部２６１と感磁素子センサ部２６３、並びに、感磁素子センサ部６２と感磁素子センサ部２６２と感磁素子センサ部２６４が、機械角で略１２０°の間隔（略等間隔：所定の誤差範囲を許容する等間隔）を置いて配置された例を表している。
【0081】
また、感磁素子センサ部６０の配置のほか、感磁素子センサ部４０や感磁素子センサ部５０を別の構成とすることもできる。すなわち、図４で表されるエンコーダ１は、第２回転磁石２０の中心と対向する位置に磁気抵抗素子である感磁素子センサ部４０と、第２回転磁石２０と対向する位置にホール素子である感磁素子センサ部５１と、第２回転磁石２０と対向する位置であって感磁素子センサ部５１に対して周方向において機械角で９０°ずれた位置にホール素子である感磁素子センサ部５２と、を備えているが、第２回転磁石２０の大まかな絶対位置を検出できるのであれば、感磁素子センサ部４０や感磁素子センサ部５０を別の構成とすることができる。
【0082】
例えば、図４で表されるエンコーダ１において感磁素子センサ部４０を省略した構成、すなわち、第２回転磁石２０と対向する位置にホール素子である感磁素子センサ部５１と、第２回転磁石２０と対向する位置であって感磁素子センサ部５１に対して周方向において機械角で９０°ずれた位置にホール素子である感磁素子センサ部５２と、を備えている構成とすることができる。このような構成であっても、ホール素子である感磁素子センサ部５１および５２は、何れもＮ極からＳ極への磁場の方向を検出できるので、第２回転磁石２０の大まかな絶対位置を検出できる。
【0083】
また、例えば、図４で表されるエンコーダ１において感磁素子センサ部４０を省略し、感磁素子センサ部５１に対して周方向において機械角で１８０°ずれた位置にホール素子である感磁素子センサ部を設け、さらに、感磁素子センサ部５２に対して周方向において機械角で１８０°ずれた位置にホール素子である感磁素子センサ部を設ける構成とすることができる。このような構成であっても、ホール素子である感磁素子センサ部は、４つとも、Ｎ極からＳ極への磁場の方向を検出できるので、第２回転磁石２０の大まかな絶対位置を検出できる。
【0084】
ここで、本発明を適用可能なエンコーダ１についてまとめると、本発明を適用可能なエンコーダ１は、周方向にＮ極とＳ極とが複数交互に着磁された回転磁石である第１回転磁石３０と、第１回転磁石３０の位置を検出する第１感磁素子７０と、第１感磁素子７０の出力に対して電気角で９０°の位相差を有する位置に配置され第１回転磁石３０の位置を検出する第２感磁素子７９と、を有する複数の感磁素子センサ部６０と、を備えている。
そして、図４および図８で表されるように、感磁素子センサ部６０として、第１回転磁石３０に対して所定の誤差範囲を許容して等間隔に配置される等間隔感磁素子センサ部（例えば、感磁素子センサ部６１）を有する。
ここで、所定の誤差範囲は、等間隔となる位置から磁気周期で１周期以内の範囲であって、等間隔感磁素子センサ部のうちの第１等間隔感磁素子センサ部（例えば、感磁素子センサ部６１）の第１感磁素子７０（例えば感磁素子７１）の出力と等間隔感磁素子センサ部のうちの第２等間隔感磁素子センサ部（例えば、感磁素子センサ部６３）の第１感磁素子７０（例えば感磁素子７５）の出力、並びに、第１等間隔感磁素子センサ部（例えば、感磁素子センサ部６１）の第２感磁素子７９（例えば感磁素子７２）の出力と等間隔第２感磁素子センサ部（例えば、感磁素子センサ部６３）の第２感磁素子７９（例えば感磁素子７６）の出力が、電気角で１８０°の偶数倍（すなわち１位相分である３６０°の整数倍）の位相差を有する位置関係を満たすことが可能な範囲である。
また、図１０で表されるように、第１等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子（例えば感磁素子センサ部６１のプラス出力端子ＨＥ１ＰおよびＨＥ２Ｐ）と第２等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子（例えば感磁素子センサ部６３のプラス出力端子ＨＥ１ＰおよびＨＥ２Ｐ）とが接続され、第１等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子（例えば感磁素子センサ部６１のマイナス出力端子ＨＥ１ＮおよびＨＥ２Ｎ）と第２等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子（例えば感磁素子センサ部６３のマイナス出力端子ＨＥ１ＮおよびＨＥ２Ｎ）とが接続されている。
そして、図４および図８で表されるように、感磁素子センサ部６０として、第１回転磁石３０に対して所定の誤差範囲を許容して等間隔に配置される等間隔感磁素子センサ部（例えば、感磁素子センサ部６１）を有する。
ここで、所定の誤差範囲は、等間隔となる位置から磁気周期で１周期以内の範囲であって、等間隔感磁素子センサ部のうちの第１等間隔感磁素子センサ部（例えば、感磁素子センサ部６１）の第１感磁素子７０（例えば感磁素子７１）の出力と等間隔感磁素子センサ部のうちの第２等間隔感磁素子センサ部（例えば、感磁素子センサ部６３）の第１感磁素子７０（例えば感磁素子７５）の出力、並びに、第１等間隔感磁素子センサ部（例えば、感磁素子センサ部６１）の第２感磁素子７９（例えば感磁素子７２）の出力と等間隔第２感磁素子センサ部（例えば、感磁素子センサ部６３）の第２感磁素子７９（例えば感磁素子７６）の出力が、電気角で１８０°の偶数倍（すなわち１位相分である３６０°の整数倍）の位相差を有する位置関係を満たすことが可能な範囲である。
また、図１０で表されるように、第１等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子（例えば感磁素子センサ部６１のプラス出力端子ＨＥ１ＰおよびＨＥ２Ｐ）と第２等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子（例えば感磁素子センサ部６３のプラス出力端子ＨＥ１ＰおよびＨＥ２Ｐ）とが接続され、第１等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子（例えば感磁素子センサ部６１のマイナス出力端子ＨＥ１ＮおよびＨＥ２Ｎ）と第２等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子（例えば感磁素子センサ部６３のマイナス出力端子ＨＥ１ＮおよびＨＥ２Ｎ）とが接続されている。
【0085】
電気角で９０°の位相差で検出可能な位置に感磁素子を設けた感磁素子センサ部６０を複数有することで、高精度なエンコーダとすることができる。また、等間隔となる位置から磁気周期で１周期以内の範囲であって、第１等間隔感磁素子センサ部同士の出力および第２等間隔感磁素子センサ部同士の出力を電気角で１８０°の偶数倍の位相差を有する位置関係を満たすことが可能な範囲に配置し、且つ、第１等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子ＨＥ１ＰおよびＨＥ２Ｐと第２等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子ＨＥ１ＰおよびＨＥ２Ｐとを接続し第１等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子ＨＥ１ＮおよびＨＥ２Ｎと第２等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子ＨＥ１ＮおよびＨＥ２Ｎとを接続する。すなわち、位相のずれが無い位置（磁気周期で１周期分位相がずれた位置）であって機械的に離れた位置に配置される第１等間隔感磁素子センサ部および第２等間隔感磁素子センサ部の出力を平均化することで、磁束変動の影響を抑制することができる。
【0086】
なお、上記説明においては、感磁素子センサ部６１を第１等間隔感磁素子センサ部とし、感磁素子センサ部６３を第２等間隔感磁素子センサ部とする例で説明したが、感磁素子センサ部６３を第１等間隔感磁素子センサ部と考え、感磁素子センサ部６１を第２等間隔感磁素子センサ部と考えることもできる。同様に、感磁素子センサ部６２を第１等間隔感磁素子センサ部と考え、感磁素子センサ部６４を第２等間隔感磁素子センサ部と考えること、並びに、感磁素子センサ部６４を第１等間隔感磁素子センサ部と考え、感磁素子センサ部６２を第２等間隔感磁素子センサ部と考えることもできる。
【0087】
また、図２４で表されるように、所定の誤差範囲は、等間隔となる位置から磁気周期で１周期以内の範囲であって、等間隔感磁素子センサ部のうちの第１等間隔感磁素子センサ部（例えば、感磁素子センサ部６１）の第１感磁素子７０（例えば感磁素子７１）の出力と等間隔感磁素子センサ部のうちの第２等間隔感磁素子センサ部（例えば、感磁素子センサ部６３）の第１感磁素子７０（例えば感磁素子７５）の出力、並びに、第１等間隔感磁素子センサ部（例えば、感磁素子センサ部６１）の第２感磁素子７９（例えば感磁素子７２）の出力と等間隔第２感磁素子センサ部（例えば、感磁素子センサ部６３）の第２感磁素子７９（例えば感磁素子７６）の出力が、電気角で１８０°の奇数倍（すなわち磁気周期で１周期分である３６０°の整数倍－１８０°）の位相差を有する位置関係を満たすことが可能な範囲である。
そして、図２５で表されるように、第１等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子ＨＥ１ＰおよびＨＥ２Ｐと第２等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子ＨＥ１ＮおよびＨＥ２Ｎとが接続され、第１等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子ＨＥ１ＮおよびＨＥ２Ｎと第２等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子ＨＥ１ＰおよびＨＥ２Ｐとが接続されている。
そして、図２５で表されるように、第１等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子ＨＥ１ＰおよびＨＥ２Ｐと第２等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子ＨＥ１ＮおよびＨＥ２Ｎとが接続され、第１等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子ＨＥ１ＮおよびＨＥ２Ｎと第２等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子ＨＥ１ＰおよびＨＥ２Ｐとが接続されている。
【0088】
電気角で９０°の位相差で検出可能な位置に感磁素子を設けた感磁素子センサ部６０を複数有することで、高精度なエンコーダとすることができる。また、等間隔となる位置から磁気周期で１周期以内の範囲であって、第１等間隔感磁素子センサ部同士の出力および第２等間隔感磁素子センサ部同士の出力を電気角で１８０°の奇数倍の位相差を有する位置関係を満たすことが可能な範囲に配置し、且つ、第１等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子ＨＥ１ＰおよびＨＥ２Ｐと第２等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子ＨＥ１ＮおよびＨＥ２Ｎとを接続し第１等間隔感磁素子センサ部のプラス出力端子ＨＥ１ＰおよびＨＥ２Ｐと第２等間隔感磁素子センサ部のマイナス出力端子ＨＥ１ＮおよびＨＥ２Ｎとを接続する。すなわち、磁気周期で１／２周期分位相がずれた位置であって機械的に離れた位置に配置される第１等間隔感磁素子センサ部および第２等間隔感磁素子センサ部の出力の一方を反転させて平均化することで、磁束変動の影響を抑制することができる。
【0089】
また、図８及び図９などで表されるように、本発明を適用可能なエンコーダ１において、感磁素子センサ部６０は、第１感磁素子７０および第２感磁素子７９を１つのパッケージ内に有している。このため、高い精度で第１感磁素子７０と第２感磁素子７９とを位置決めでき、特に高精度なエンコーダ１とすることができる。
【0090】
また、上記のように、本発明を適用可能なエンコーダ１において、第１感磁素子７０および第２感磁素子７９は、ホール素子であり、単独で磁界の方向（Ｎ極とＳ極の判別）を検出できるので、安価にエンコーダ１を形成することができる。
しかしながら、上記のように、第１感磁素子７０および第２感磁素子７９を、磁気抵抗素子としてもよい。そうすることで、対向する磁石の回転磁界を検出する為、着磁バラツキや回転部の振れにより磁束強度が変動しても安定して回転位置を検出することができる。
しかしながら、上記のように、第１感磁素子７０および第２感磁素子７９を、磁気抵抗素子としてもよい。そうすることで、対向する磁石の回転磁界を検出する為、着磁バラツキや回転部の振れにより磁束強度が変動しても安定して回転位置を検出することができる。
【0091】
また、本発明を適用可能なエンコーダ１は、例えば、感磁素子センサ部６１と感磁素子センサ部６３からなる組と、感磁素子センサ部６２と感磁素子センサ部６４からなる組と、のように、２つの等間隔感磁素子センサ部を、２組以上備えていてもよい。２つの等間隔感磁素子センサ部を２組以上備えることで、特に高精度なエンコーダとすることができる。
【0092】
また、図４などで表されるように、本発明を適用可能なエンコーダ１は、周方向にＮ極とＳ極とが複数交互に着磁された第１回転磁石３０と、第１回転磁石３０の位置を検出する第１回転磁石用感磁素子としての感磁素子センサ部６０と、第１回転磁石３０と共に回転可能であって周方向にＮ極とＳ極とが着磁された第２回転磁石２０と、第２回転磁石２０の位置を検出する第２回転磁石用感磁素子である感磁素子センサ部４０及び５０と、を備えている。このため、第２回転磁石２０と感磁素子センサ部４０及び５０とにより、第１回転磁石３０（回転体２）の回転量だけでなく絶対位置（角度位置）を検出できる。
なお、上記エンコーダ１においては、周方向にＮ極とＳ極とが１極ずつ着磁された第２回転磁石２０を備える構成であったが、回転体２の絶対位置（角度位置）を検出できる構成であれば、第２回転磁石２０は周方向にＮ極とＳ極とが１極ずつ着磁される構成に限定されない。
なお、上記エンコーダ１においては、周方向にＮ極とＳ極とが１極ずつ着磁された第２回転磁石２０を備える構成であったが、回転体２の絶対位置（角度位置）を検出できる構成であれば、第２回転磁石２０は周方向にＮ極とＳ極とが１極ずつ着磁される構成に限定されない。
【0093】
また、図８および図９などで表されるように、本発明を適用可能なエンコーダ１は、感磁素子センサ部６０として、等間隔感磁素子センサ部（たとえば感磁素子センサ部６１と感磁素子センサ部６３）に加えて、等間隔感磁素子センサ部の少なくとも１つ（たとえば感磁素子センサ部６１）に対して機械角で３０°以下に配置される近接感磁素子センサ部（たとえば感磁素子センサ部６２）が設けられている。
このように、等間隔感磁素子センサ部と近接する位置に近接感磁素子センサ部を有することで、等間隔感磁素子センサ部の出力と近接感磁素子センサ部の出力とを利用（例えば平均化）することで、外部磁束の影響を抑制することができる。例えば、エンコーダ１の外部で大電流が流れる給電線が近接する場合、発生する磁界に対して、第１感磁素子センサ部６１と第２感磁素子センサ部６２を同じレベルで磁束をキャンセルさせる為に、機械角で３０°以下に配置して外部磁束の影響を抑制することができる。
このように、等間隔感磁素子センサ部と近接する位置に近接感磁素子センサ部を有することで、等間隔感磁素子センサ部の出力と近接感磁素子センサ部の出力とを利用（例えば平均化）することで、外部磁束の影響を抑制することができる。例えば、エンコーダ１の外部で大電流が流れる給電線が近接する場合、発生する磁界に対して、第１感磁素子センサ部６１と第２感磁素子センサ部６２を同じレベルで磁束をキャンセルさせる為に、機械角で３０°以下に配置して外部磁束の影響を抑制することができる。
【0094】
なお、上記説明においては、感磁素子センサ部６１および感磁素子センサ部６３を等間隔感磁素子センサ部とし、感磁素子センサ部６２を感磁素子センサ部６１に対する近接感磁素子センサ部として説明したが、感磁素子センサ部６１および感磁素子センサ部６３を等間隔感磁素子センサ部と考え、感磁素子センサ部６４を感磁素子センサ部６３に対する近接感磁素子センサ部と考えることもできる。同様に、感磁素子センサ部６２および感磁素子センサ部６４を等間隔感磁素子センサ部と考え、感磁素子センサ部６１を感磁素子センサ部６２に対する近接感磁素子センサ部と考えること、並びに、感磁素子センサ部６２および感磁素子センサ部６４を等間隔感磁素子センサ部と考え、感磁素子センサ部６３を感磁素子センサ部６４に対する近接感磁素子センサ部と考えることもできる。さらには、さらに別の感磁素子センサ部を設けていてもよい。
【0095】
しかしながら、感磁素子センサ部６０は、所定の誤差範囲を許容する機械角で１８０°の配置で、２つの等間隔感磁素子センサ部で構成されていてもよい。例えば、等間隔第１感磁素子センサ部としての感磁素子センサ部６１および等間隔第２感磁素子センサ部としての感磁素子センサ部６３の２つで等間隔感磁素子センサ部（感磁素子センサ６０）を構成することで、安価にエンコーダを形成することが可能となる。また、２つの等間隔感磁素子センサ部を所定の誤差範囲を許容する機械角で１８０°の配置とすることで、効果的に磁束変動の影響を抑制することができる。
【0096】
本発明は、上述の実施例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。
また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【0097】
１…エンコーダ（ロータリエンコーダ）、２…回転体、１０…固定体、
１１…支持部材、１２…ベース体、１３…センサ支持板、１５…センサ基板、
１６…端子、１７…コネクタ、２０…第２回転磁石、２１…着磁面、
３０…第１回転磁石、３１…着磁面、
４０…感磁素子センサ部（第２回転磁石用感磁素子）、４１…磁気抵抗パターン、
４２…磁気抵抗パターン、４３…磁気抵抗パターン、４４…磁気抵抗パターン、
５０…感磁素子センサ部（第２回転磁石用感磁素子）、５１…感磁素子センサ部、
５２…感磁素子センサ部、６０…感磁素子センサ部（第１回転磁石用感磁素子）、
６１…感磁素子センサ部（第１感磁素子センサ部）、
６２…感磁素子センサ部（第２感磁素子センサ部）、
６３…感磁素子センサ部（第３感磁素子センサ部）、
６４…感磁素子センサ部（第４感磁素子センサ部）、７０…第１感磁素子、
７１…感磁素子、７２…感磁素子、７３…感磁素子、７４…感磁素子、
７５…感磁素子、７６…感磁素子、７７…感磁素子、７８…感磁素子、
７９…第２感磁素子、９０…データ処理部、９１…アンプ、９２…アンプ、
９３…アンプ、１２１…底板部、１２２…開口部、１２３…胴部、１２４…突起、
１２５…穴、１９１…ネジ、１９２…ネジ、１９３…ネジ、２０１…出力線、
２０２…出力線、２０３…出力線、２０４…出力線、ＧＮＤ…接地端子、
ＨＥ１Ｎ…マイナス出力端子、ＨＥ１Ｐ…プラス出力端子、
ＨＥ２Ｎ…マイナス出力端子、ＨＥ２Ｐ…プラス出力端子、ＶＣ…電圧端子
１１…支持部材、１２…ベース体、１３…センサ支持板、１５…センサ基板、
１６…端子、１７…コネクタ、２０…第２回転磁石、２１…着磁面、
３０…第１回転磁石、３１…着磁面、
４０…感磁素子センサ部（第２回転磁石用感磁素子）、４１…磁気抵抗パターン、
４２…磁気抵抗パターン、４３…磁気抵抗パターン、４４…磁気抵抗パターン、
５０…感磁素子センサ部（第２回転磁石用感磁素子）、５１…感磁素子センサ部、
５２…感磁素子センサ部、６０…感磁素子センサ部（第１回転磁石用感磁素子）、
６１…感磁素子センサ部（第１感磁素子センサ部）、
６２…感磁素子センサ部（第２感磁素子センサ部）、
６３…感磁素子センサ部（第３感磁素子センサ部）、
６４…感磁素子センサ部（第４感磁素子センサ部）、７０…第１感磁素子、
７１…感磁素子、７２…感磁素子、７３…感磁素子、７４…感磁素子、
７５…感磁素子、７６…感磁素子、７７…感磁素子、７８…感磁素子、
７９…第２感磁素子、９０…データ処理部、９１…アンプ、９２…アンプ、
９３…アンプ、１２１…底板部、１２２…開口部、１２３…胴部、１２４…突起、
１２５…穴、１９１…ネジ、１９２…ネジ、１９３…ネジ、２０１…出力線、
２０２…出力線、２０３…出力線、２０４…出力線、ＧＮＤ…接地端子、
ＨＥ１Ｎ…マイナス出力端子、ＨＥ１Ｐ…プラス出力端子、
ＨＥ２Ｎ…マイナス出力端子、ＨＥ２Ｐ…プラス出力端子、ＶＣ…電圧端子
【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】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】