JP6449090B2 - 磁気エンコーダの着磁装置 - Google Patents

Description

この発明は、各種機器の回転検出、回転角度検出に使用する磁気エンコーダの着磁装置に関し、特に、各種モータの回転制御に用いられる回転検出装置に適用される技術に関する。

特許文献１に、多磁極着磁した磁気エンコーダを製造する技術が開示されている。また、特許文献２に、前記特許文献１の技術を発展させ、近接した複数の磁気エンコーダトラックを精度良く着磁する技術が開示されている。特許文献２の技術は、具体的には、着磁対象以外の列の磁気エンコーダトラックへの磁束の流れを遮蔽する磁気シールドを設けることで、着磁時における隣の磁気エンコーダトラックへの影響を排除し、着磁精度の向上を図っている。

特許第４０２４４７２号 特開２０１４−０３８９３９号公報

特許文献２に記載の着磁装置の例では、図１７のように磁気シールド１１が着磁ヨーク６に繋がっており、左側の着磁ヘッド６ａから磁気シールド１１へ流れる磁束を、磁路形成部材１０を経由して右側の着磁ヘッド６ａの側に逃がす構成となっている。この構成は、以下の問題を有していた。
すなわち、左側の着磁ヘッド６ａと磁気シールド１１間の磁気抵抗が小さいと磁束が流れ易くなり、その分、磁気エンコーダトラック３，４に流れる磁束が減り、着磁強度が低下する。逆に、着磁ヘッド６ａと磁気シールド１１間の磁気抵抗が大きいと、磁気シールド１１付近で磁気飽和を起こし易く、シールド効果が低下し、精度の良い着磁が行えなくなる。着磁強度と着磁精度の兼ね合いを図りながら、適正な磁気シールド１１を定めるのが難しい。

この発明の目的は、隣り合って並ぶ複列の磁気エンコーダトラックへの着磁を、着磁強度を低下させることなく、隣の磁気エンコーダトラックに影響させずに精度良く行うことができる磁気エンコーダの着磁装置を提供することである。

この発明における第１の発明の磁気エンコーダの着磁装置は、複列の隣り合って並ぶ環状の未着磁の磁気エンコーダトラックを一体に有する環状磁性体を回転させつつ円周方向の一部ずつ着磁して、それぞれの磁気エンコーダトラックに互いに異なる磁気パターンが形成された磁気エンコーダを得る着磁装置であって、磁気ギャップを介して磁気的に対向する一対の着磁ヘッドを有しこれら着磁ヘッドに対して定められた位置および姿勢に配置される前記磁気エンコーダの磁気エンコーダトラックを着磁する着磁ヨークと、この着磁ヨークに巻回される励磁コイルと、この励磁コイルに着磁電流を供給して前記一対の着磁ヘッド間に磁束を通す着磁電源とを備える。この着磁装置において、前記着磁ヘッドに対して前記複列の磁気エンコーダトラックの並び方向の隙間を開けて配置され、前記着磁ヘッド間の磁束の流れのうちの定められた範囲外の磁束の流れを遮蔽する磁気シールドが前記着磁ヨークに設けられ、前記磁気シールドは、前記着磁ヘッドに近づくに従い厚みが連続的に薄くなる形状であることを特徴とする。前記「着磁ヘッド間の磁束の流れのうちの定められた範囲」とは、着磁対象となる磁気エンコーダトラックに着磁を行う磁束の流れの範囲を言う。

この構成によると、磁気シールドが設けられているため、前記着磁ヘッド間の磁束の流れのうちの定められた範囲外の磁束の流れが遮蔽される。これにより、着磁する磁気エンコーダトラックに隣り合う磁気エンコーダトラックに対して、着磁ヘッドからの漏れ磁束の影響を与えないようにできる。また、着磁ヘッドと磁気エンコーダトラックの相対位置をずらして、複数の磁気エンコーダトラックを着磁するのが容易になる。

着磁ヘッドと磁気シールド間の磁気抵抗は、着磁ヘッドと磁気シールドとの間の隙間、および磁気シールドの形状に関係しており、一般に、隙間が狭いほど磁気抵抗が小さく、且つ着磁ヘッドに対する磁気シールドの対向面積が広いほど磁気抵抗が小さい。また、着磁ヘッドと磁気シールドとの間の隙間が狭いほど、磁束を安定して流すことができる。
この構成のように、磁気シールドを、着磁ヘッドに近づくに従い厚みが薄くなる形状とすることで、着磁ヘッドと磁気シールドとの間の隙間を狭くしても、磁気抵抗が小さくなり過ぎることがなく、適度の磁気抵抗に保つことができるうえ、磁束流れの安定化を図ることができる。つまり、磁気シールド付近での磁気飽和を抑えながら、着磁する磁気エンコーダトラックに磁束を効果的に流すことができる。このため、隣り合って並ぶ複列の磁気エンコーダトラックへの着磁を、着磁強度を低下させることなく、隣の磁気エンコーダトラックに影響させずに精度良く行うことができる。

前記磁気シールドは、前記着磁ヘッドに近づくに従い厚みが連続的に薄くなる形状である。または、参考提案例として、前記着磁ヘッドに近づくに従い厚みが段階的に薄くなる形状であっても良い。いずれであっても、前記作用・効果を得ることができる。

第１の発明において、前記磁気シールドを、前記着磁ヘッドを挟んで前記磁気エンコーダトラックの並び方向の両側に設けても良い。
この場合、着磁する磁気エンコーダトラックの両側に対して、磁束ヘッドからの漏れ磁束の影響を与えないようにできる。
この発明における第２の発明の磁気エンコーダの着磁装置は、複列の隣り合って並ぶ環状の未着磁の磁気エンコーダトラックを一体に有する環状磁性体を回転させつつ円周方向の一部ずつ着磁して、それぞれの磁気エンコーダトラックに互いに異なる磁気パターンが形成された磁気エンコーダを得る着磁装置であって、
磁気ギャップを介して磁気的に対向する一対の着磁ヘッドを有しこれら着磁ヘッドに対して定められた位置および姿勢に配置される前記磁気エンコーダの磁気エンコーダトラックを着磁する着磁ヨークと、この着磁ヨークに巻回される励磁コイルと、この励磁コイルに着磁電流を供給して前記一対の着磁ヘッド間に磁束を通す着磁電源とを備え、
前記着磁ヘッドに対して前記複列の磁気エンコーダトラックの並び方向の隙間を開けて配置され、前記着磁ヘッド間の磁束の流れのうちの定められた範囲外の磁束の流れを遮蔽する磁気シールドが前記着磁ヨークに設けられ、
前記磁気シールドは、前記着磁ヘッドに近づくに従い厚みが薄くなる形状であり、
前記磁気シールドが、前記着磁ヘッドを挟んで前記磁気エンコーダトラックの並び方向の両側に設けられたことを特徴とする。

この発明において、前記磁気シールドと前記着磁ヘッドとの前記磁気エンコーダトラックの並び方向の隙間は０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であるのが良い。
隙間が０．５ｍｍ以下であると、隙間の磁気抵抗が下がり、着磁ヘッドから磁気シールドへ磁束が流れ易くなるため、磁気エンコーダトラックを流れる磁束が減り、着磁強度の低下を招き易い。また、隙間が２ｍｍ以上であると、磁気シールドの効果が低下するため、精度良く着磁することが難しい。隙間を上記範囲内とすることで、隙間の磁気抵抗が適度に保たれる。

この発明における第１の発明の磁気エンコーダの着磁装置は、複列の隣り合って並ぶ環状の未着磁の磁気エンコーダトラックを一体に有する環状磁性体を回転させつつ円周方向の一部ずつ着磁して、それぞれの磁気エンコーダトラックに互いに異なる磁気パターンが形成された磁気エンコーダを得る着磁装置であって、磁気ギャップを介して磁気的に対向する一対の着磁ヘッドを有しこれら着磁ヘッドに対して定められた位置および姿勢に配置される前記磁気エンコーダの磁気エンコーダトラックを着磁する着磁ヨークと、この着磁ヨークに巻回される励磁コイルと、この励磁コイルに着磁電流を供給して前記一対の着磁ヘッド間に磁束を通す着磁電源とを備え、前記着磁ヘッドに対して前記複列の磁気エンコーダトラックの並び方向の隙間を開けて配置され、前記着磁ヘッド間の磁束の流れのうちの定められた範囲外の磁束の流れを遮蔽する磁気シールドが前記着磁ヨークに設けられ、前記磁気シールドは、前記着磁ヘッドに近づくに従い厚みが連続的に薄くなる形状であるため、隣り合って並ぶ複列の磁気エンコーダトラックへの着磁を、着磁強度を低下させることなく、隣の磁気エンコーダトラックに影響させずに精度良く行うことができる。
この発明における第２の発明の磁気エンコーダの着磁装置は、複列の隣り合って並ぶ環状の未着磁の磁気エンコーダトラックを一体に有する環状磁性体を回転させつつ円周方向の一部ずつ着磁して、それぞれの磁気エンコーダトラックに互いに異なる磁気パターンが形成された磁気エンコーダを得る着磁装置であって、磁気ギャップを介して磁気的に対向する一対の着磁ヘッドを有しこれら着磁ヘッドに対して定められた位置および姿勢に配置される前記磁気エンコーダの磁気エンコーダトラックを着磁する着磁ヨークと、この着磁ヨークに巻回される励磁コイルと、この励磁コイルに着磁電流を供給して前記一対の着磁ヘッド間に磁束を通す着磁電源とを備え、前記着磁ヘッドに対して前記複列の磁気エンコーダトラックの並び方向の隙間を開けて配置され、前記着磁ヘッド間の磁束の流れのうちの定められた範囲外の磁束の流れを遮蔽する磁気シールドが前記着磁ヨークに設けられ、前記磁気シールドは、前記着磁ヘッドに近づくに従い厚みが薄くなる形状であり、前記磁気シールドが、前記着磁ヘッドを挟んで前記磁気エンコーダトラックの並び方向の両側に設けられたため、隣り合って並ぶ複列の磁気エンコーダトラックへの着磁を、着磁強度を低下させることなく、隣の磁気エンコーダトラックに影響させずに精度良く行うことができる。

（Ａ）は、この発明の一実施形態に係るラジアルタイプの磁気エンコーダの断面図および要部の展開図、（Ｂ）はアキシアルタイプの磁気エンコーダの斜視図である。 （Ａ）は、同磁気エンコーダの各トラック幅と磁極長さとの関係を説明する図、（Ｂ）は各トラック幅と磁極長さとの関係を説明する参考図である。 （Ａ）は、この発明の一実施形態に係る着磁装置をラジアルタイプの磁気エンコーダに適用した概略構成を示す図、（Ｂ）は同着磁装置をアキシアルタイプの磁気エンコーダに適用した例を示す図である。 同着磁装置の部材および磁路形成部材の分解斜視図である。 同着磁装置の要部の平面図である。 同着磁装置の要部の斜視図である。 （Ａ）は同着磁装置の磁気シールド形成部材の正面図、（Ｂ）はその底面図である。 同着磁装置の要部の破断側面図である。 参考提案例に係る磁気エンコーダの着磁装置の要部の破断側面図である。 各磁気エンコーダトラックに着磁する磁極の各パターン例を示す図である。 （Ａ）は、同ラジアルタイプの磁気エンコーダの形状を部分的に変更した形態を表す断面図、（Ｂ）は、同アキシアルタイプの磁気エンコーダの形状を部分的に変更した形態を表す断面図である。 （Ａ）は、同ラジアルタイプの磁気エンコーダの形状を部分的に変更した形態を表す断面図、（Ｂ）は、同アキシアルタイプの磁気エンコーダの形状を部分的に変更した形態を表す断面図である。 この発明の他の実施形態に係る磁気エンコーダの着磁装置の概略構成を示す図である。 同着磁装置の磁気シールド形成部材および磁路形成部材の分解斜視図である。 この発明の他の実施形態に係る磁気エンコーダの着磁装置の概略構成を示す図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る磁気エンコーダの着磁装置の概略構成を示す図である。 従来の着磁装置の概略構成を示す図である。

この発明の一実施形態を図１ないし図８と共に説明する。
この発明の実施形態に係る着磁装置は、例えば、各種機器の回転検出、回転角度検出に使用する磁気エンコーダの着磁装置に適用される。以下の説明は、磁気エンコーダおよびこの磁気エンコーダの着磁方法についての説明をも含む。

図３に示すように、この着磁装置１は、環状磁性体２をこの回転軸心Ｌ１回りに回転させつつ、１磁極ずつ着磁して例えば図１に示す磁気エンコーダＭＥを得るものである。前記環状磁性体２は、複列の隣り合って並ぶ環状の未着磁の磁気エンコーダトラック３，４を一体に有する。環状磁性体２は、複列の磁気エンコーダトラック３，４を円盤状（図１（Ｂ））または円筒状の芯金５の表面上に隣り合わせて同心状（図１（Ａ））に並べて設けられたものである。例えば、図１（Ｂ）に示すように、アキシアルタイプの環状磁性体２を着磁して得られる磁気エンコーダＭＥは、軸受回転輪等の外周面Ｄａに前記芯金５の円筒部を圧入嵌合して取付けられる。磁気エンコーダトラック３，４は、例えば、磁性粉を含むゴム、プラスチック、焼結体等であり、着磁によってそれぞれゴム磁石、プラスチック磁石、焼結磁石等となる。なお、環状磁性体２はアキシアルタイプに限定されるものではなく、例えば図１（Ａ）に示すようなラジアルタイプであっても良い。

磁気エンコーダの特徴について説明する。
図１（Ａ）に示すように、ラジアルタイプの磁気エンコーダＭＥは、各磁気エンコーダトラック３，４の各トラック幅Ｗを１ｍｍ以上５ｍｍ以下とし、各磁極の長さＬを０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下としている。前記各トラック幅Ｗは、この磁気エンコーダＭＥの回転方向に直交するトラック並び方向の各トラック幅である。図１（Ａ）における、前記「回転方向に直交するトラック並び方向」は、磁気エンコーダＭＥの回転軸心の軸方向に平行な方向を意味する。前記各磁極の長さＬは、この磁気エンコーダＭＥの回転方向に沿った磁気パターンにおける各磁極の長さである。なお、磁気エンコーダのトラックを３列以上とした構成や互いのトラックの間に無着磁領域を設けるような構成であってもよく、各トラックの幅Ｗも等しくなっている必要はない。

これら各トラック幅Ｗと各磁極の長さＬとは、図２（Ａ）に示すように、Ｗ＞Ｌの関係を満たすものとしてもよい。また後述するが、それぞれの磁気エンコーダトラック３，４には、互いに異なる磁気パターンが形成されている。なお、アキシアルタイプの磁気エンコーダＭＥについても、ラジアルタイプと同様に、各トラック幅Ｗを１ｍｍ以上５ｍｍ以下とし、各磁極の長さＬを０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下とし、さらにＷ＞Ｌの関係を満たすものとしてもよい。なお、図１（Ｂ）における、前記「回転方向に直交するトラック並び方向」は、磁気エンコーダＭＥの回転軸心の軸方向に直交する方向を意味する。

図１に示すように、前記磁気エンコーダトラック３，４は、フェライト焼結で成形した磁石（いわゆるフェライト焼結磁石）、ゴムまたは樹脂にフェライト磁性粉末を混ぜ込んで成形した磁石のいずれかにより構成される。希土類磁石でも可能だが、コスト面でフェライトの方が望ましい。この磁気エンコーダトラック３，４の厚さｔ１を０．５ｍｍより大きく４ｍｍ未満としている。さらに、この磁気エンコーダＭＥは、その検出面が、各磁気エンコーダトラック３，４の磁気信号を読み取るセンサＳａ，Ｓｂ（図１（Ａ））に対し、０．３ｍｍより大きく４ｍｍ未満のエアギャップＧｐを隔てて配置されて使用される。

図３に示すように、着磁装置１は、着磁ヨーク６と、励磁コイル７と、着磁電源８と、磁気シールド形成部材９とを有する。さらに着磁装置１は、環状磁性体２を磁気エンコーダＭＥの回転軸心回りにインデックス回転させるスピンドル装置ＳＭと、一対の対向端部６ａ，６ａに対し相対的に磁気エンコーダトラックの着磁位置を切り換える切換手段ＫＳとを有する。スピンドル装置ＳＭの装置本体は、切換手段ＫＳに連結されている。切換手段ＫＳは例えば流体圧シリンダ等が適用される。この例では、スピンドル装置ＳＭを移動させて磁気エンコーダトラックの着磁位置を切り換えるが、着磁ヨーク６を移動させて磁気エンコーダトラックの着磁位置を切り換えても良い。

図５に示すように、着磁ヨーク６は一対の着磁ヘッド６ａ，６ａを有し、これら着磁ヘッド６ａ，６ａは磁気ギャップを介して対向する。各着磁ヘッド６ａは、平面視において先端に向かう程狭まる先狭まり形状に形成されている。図３に示すように、励磁コイル７は、着磁ヨーク６に巻回される。着磁電源８は、励磁コイル７に着磁電流を供給して前記着磁ヘッド６ａ，６ａ間に磁束を通す。環状磁性体２における所望の１列の磁気エンコーダトラック３（４）を前記磁気ギャップに配置する。つまり、所望の１列の磁気エンコーダトラック（図３の例では磁気エンコーダトラック３）が着磁ヘッド６ａ，６ａで隙間を介して挟まれるように配置することで、未着磁の磁気エンコーダトラック（図３の例では磁気エンコーダトラック３）に磁束を通して着磁する。この場合、例えばスピンドル装置ＳＭに環状磁性体２を支持し、同スピンドル装置ＳＭをインデックス回転させることで、前記磁気エンコーダトラック３の周方向にＮ磁極とＳ磁極とを交互に着磁する。次に、切換手段ＫＳにより他列の磁気エンコーダトラック４を一対の着磁ヘッド６ａ，６ａ間に位置させる。その後、前記と同様に他列の磁気エンコーダトラック４をスピンドル装置ＳＭによりインデックス回転させて周方向に着磁し得る。

図３、図４に示すように、前記磁気シールド形成部材９は、着磁ヨーク６に設けられた磁路形成部材１０に着脱可能に取り付けられている。磁路形成部材１０への磁気シールド形成部材９の取付けは、例えば図６、図７に示すようにボルト１５によって行われる。磁気シールド形成部材９および磁路形成部材１０は、いずれも全体が強磁性体からなる。この実施形態では、着磁ヨーク６の先端部分である着磁ヘッドの一方、つまり図３、図５の例では右側の着磁ヘッド６ａ側の基端部分６ｂに、磁路形成部材１０が設けられている。

磁気シールド形成部材９は、図３、図５の左側の着磁ヘッド６ａに対して、複列の磁気エンコーダトラック３，４の並び方向の上下両側に隣り合って配置された二つの磁気シールド１１，１１を有する。磁気シールド１１は、着磁対象以外の列の磁気エンコーダトラック３（４）への磁束の流れを遮蔽するためのものである。アキシアルタイプの環状磁性体２では、磁気エンコーダトラック３，４の前記並び方向は、前記環状磁性体２の回転軸心Ｌ１と平行に配置されている。図６、図７に示すように、上記二つの磁気シールド１１，１１は、磁気シールド形成部材９の下部に設けられた長方形の貫通孔１２の上側部分と下側部分とを成す。貫通孔１２には、前記左側の着磁ヘッド６ａが挿通される。

図８に示すように、前記二つの磁気シールド１１，１１は、着磁ヘッド６ａに近づくに従い厚みが薄くなる形状である。この実施形態の場合、着磁ヘッド６ａに近づくに従い厚みが連続的に薄くなる形状、つまりナイフエッジ形状である。より詳しくは、磁気シールド１１の磁気エンコーダトラック３，４と対向する面は磁気エンコーダトラック３，４の表面と平行で、反対側の面が着磁ヘッド６ａに近づくに従い磁気エンコーダトラック３，４側へ傾斜した形状である。反対側の面の傾斜角度αは例えば３０°とされるが、これに限定されない。

貫通孔１２の、複列の磁気エンコーダトラック３，４の並び方向の寸法Ｂは、着磁ヘッド６ａの前記並び方向（上下方向）の厚みＨに、二つの磁気シールド１１と着磁ヘッド６ａとの各隙間δ１，δ２を加算した値である（Ｂ＝Ｈ＋δ１＋δ２）。後述するように、着磁強度と着磁精度の兼ね合いから、各隙間δ１，δ２の大きさは、共に０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定されている。

磁気シールド形成部材９における貫通孔１２の左右両側部分は第１の磁路形成部９ａ，９ａとされ、これら第１の磁路形成部９ａ，９ａの上端に続く磁気シールド形成部材９の上部は第２の磁路形成部９ｂとされている。磁気シールド形成部材９を磁路形成部材１０に取り付けることで、第１の磁路形成部９ａ，９ａ、第２の磁路形成部９ｂ、および磁路形成部材１０により、左側の着磁ヘッド６ａから磁気シールド１１，１１へ流れる磁束を、右側の着磁ヘッド６ａと同じ磁極極性の部分に逃がす磁路が形成される。これにより、図３および図４の矢符Ａ１，Ａ２に示すように、前記磁束を、順次、第１の磁路９ａ，９ａ、第２の磁路９ｂ、および磁路形成部材１０を経由して着磁ヘッド６ａ側の基端部分６ｂに逃がすようになっている。

この実施形態では、磁路形成部材１０は、着磁ヨーク６における右側の着磁ヘッド６ａ側の基端部分６ｂに一体に設けられているが、図４に示す磁路形成部材１０の凹形状部１０ａを、凸形状部からなる基端部分６ｂに着脱自在に設けても良い。

また、右側の着磁ヘッド６ａは、左側の着磁ヘッド６ａに対し近接離隔可能に構成されている。例えば、磁路形成部材１０の下面両側には、被案内部１０ｂ，１０ｂが形成され、各被案内１０ｂは着磁ヨーク６の着磁ヘッド６ａ，６ａが対向する左右方向に延びる。右側の着磁ヘッド６ａの上面に、断面凹形状の案内部材１３が一体に設けられる。この案内部材１３は、被案内部１０ｂ，１０ｂに摺動案内される案内部１３ａ，１３ａを有する。案内部材１３のうち各案内部１３ａに近接する両側縁部に、ボルト１４を挿通させる長孔１３ｂ，１３ｂが形成されている。
したがって、右側の着磁ヘッド６ａを被案内部１０ｂ，１０ｂに沿って移動調整することで、着磁しようとする前記環状磁性体２を着磁ヘッド６ａ，６ａ間に配置することができるうえ、前記磁気ギャップを調整し得る。磁気ギャップ調整後、磁路形成部材１０に対し、右側の着磁ヘッド６ａを一対のボルト１４等を用いて固定し得る。

図１０（Ａ）〜（Ｄ）は、前述のインデックス着磁等を用いて、環状磁性体の各磁気エンコーダトラックに着磁する磁極の各パターン例を示す。
図１０（Ａ）のパターン例は、１列の磁気エンコーダトラック３を、互いに異なる磁極を等ピッチで交互に着磁して回転検出用トラックとしている。他の１列の磁気エンコーダトラック４には、回転基準位置検出用の磁極をトラックの一周の一箇所（または複数箇所）に着磁して、回転の基準位置を示すＺ相信号を生成するＺ相信号生成用トラックとしたものである。

図１０（Ｂ）のパターン例は、１列の磁気エンコーダトラック３に、互いに異なる磁極を等ピッチで交互に着磁して回転検出用トラックとしている。他の１列の磁気エンコーダトラック４には、互いに異なる磁極を等ピッチで交互に、且つ前記回転検出用トラックとは磁極数を異ならせて着磁して、別の回転検出用トラックとしたものである。

図１０（Ｃ）のパターン例は、１列の磁気エンコーダトラック３に、互いに異なる磁極を等ピッチで交互に着磁して回転検出用トラックとしている。他の１列の磁気エンコーダトラック４には、互いに異なる磁極を交互に、且つ前記回転検出用トラックと磁極数が同じで磁極の位相をずらして着磁して、別の回転検出用トラックとしたものである。

図１０（Ｄ）のパターン例では、アキシアルタイプの環状磁性体での磁気エンコーダトラック３（４）の各磁極対Ａにおいて、図１０（Ｃ）の例と同様なパターンを形成するために、そのＮ磁極の幅とＳ磁極の幅とがトラック外周半部つまり径方向内外で互いに異なるように着磁したものである。

前述のように、各磁気エンコーダトラック３，４の磁気信号を読み取る磁気センサと、検出面である磁気エンコーダトラック表面とのエアギャップＧｐは０．３ｍｍ〜４ｍｍとする。前記エアギャップＧｐが０．３ｍｍ以下ではゴムもしくは樹脂で形成した磁気エンコーダトラック３，４と接触する可能性があり、前記エアギャップＧｐが４ｍｍ以上では着磁強度の低下または各磁気エンコーダトラック３，４間に作用する磁気干渉誤差の影響が避けられないためである。

エアギャップＧｐの設定によりセンサの検知する磁界強度は変化するが、概略として各磁気エンコーダトラック３，４の各トラック幅Ｗを１〜５ｍｍ、磁極長さＬを０．３〜５ｍｍの範囲とすれば十分検出可能となる。また、ＷとＬの関係をＷ＞Ｌにしてもよい。図２（Ｂ）の参考図に示すように、Ｗ＜Ｌの場合では、この複列の磁気エンコーダトラック３，４間に作用する磁気干渉誤差が相対的に大きくなるので、特にＷが小さい場合には精度が悪化する傾向になる。

一方、磁気エンコーダトラックの厚さｔ１（磁石部分の厚さ）を０．５ｍｍ〜４ｍｍとする。磁気エンコーダトラック３，４が０．５ｍｍ以下の厚みでは、形成された磁気エンコーダトラック内部の反磁界が大きくなるため、高温使用時、不可逆減磁が起こりやすく、磁石としての信頼性が低下する。磁気エンコーダトラック３，４が４ｍｍ以上の厚みでは、着磁ヘッド６ａ，６ａ間の距離が離れるため、着磁したい磁気エンコーダトラック３，４に十分な磁束を流しにくくなる。
これらの複雑な磁気パターンであっても、環状磁性体２を回転させつつ着磁ヘッド６ａ，６ａ間に磁束を通し、１磁極ずつ着磁することで、所望の着磁対象の列の磁気エンコーダトラックが着磁される。このとき、磁気シールド１１は、着磁対象以外の列の磁気エンコーダトラックへの磁束の流れを遮蔽する。

図１１（Ａ）は、ラジアルタイプの磁気エンコーダの形状を部分的に変更した形態を表す断面図、（Ｂ）は、同アキシアルタイプの磁気エンコーダの形状を部分的に変更した形態を表す断面図である。前記複数の磁気エンコーダトラック３，４の間に溝Ｖを設けた構造としてもよい。前記溝Ｖは、溝底に向かうに従って幅狭となる断面Ｖ字状に形成される。この溝Ｖにより、着磁工程での互いの影響、およびセンサでの検出における磁気干渉が低減されるため、より精度の高い複列の磁気エンコーダが実現できる。また、溝Ｖが溝底に向かうに従って幅狭となる断面Ｖ字状に形成されるため、隣り合う磁気エンコーダトラック３，４の表面を互いに確実に離隔させることができる。それ故、図１のものよりも高精度の複列の磁気エンコーダを実現し得る。

また、図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、複数の磁気エンコーダトラック３，４間に磁性体のスペーサ１８を配置した構造としてもよい。磁性体から成るスペーサ１８が互いの磁気エンコーダトラック３，４からの漏れ磁界をショートするため、相互の磁気干渉が低減されて、より精度の高い複列の磁気エンコーダが実現できる。
磁気エンコーダの形状に変更を加えた状態であっても、前記の磁気シールド１１を用いた着磁装置により、所望の磁気エンコーダトラックを着磁することができる。

以上説明した着磁装置１によると、一方の着磁ヘッド６ａを磁路形成部材１０に非固定状態のまま、複列の未着磁の磁気エンコーダトラック３（４）に対し、着磁ヨーク６の着磁ヘッド６ａ，６ａを配置する。磁気シールド形成部材９が着磁ヨーク６に設けた磁路形成部材１０に着脱可能に取り付けてあるため、磁気エンコーダトラック３（４）に対し磁気シールド形成部材９が所定位置に同時に配置される。よって、着磁ヘッド６ａと磁気シールド１１，１１間の隙間δ１，δ２の調整が不要である。次に、右側の着磁ヘッド６ａを、左側の着磁ヘッド６ａに対し移動調整した後、第２の磁路１０ｂに固定する。

その後、着磁電源８から励磁コイル７に着磁電流を供給することで、着磁ヘッド６ａ，６ａ間に磁束を通す。環状磁性体２を回転させつつ着磁ヘッド６ａ，６ａ間に磁束を通すことで、所望の１列の磁気エンコーダトラック３（４）が着磁される。このとき、磁気シールド１１は、隣の列の磁気エンコーダトラック４（３）への磁束の漏れを遮蔽する。

すなわち、着磁対象の磁気エンコーダトラック３に対する隣の磁気エンコーダトラック４側に漏れようとする磁束は、磁気シールド１１から第１の磁路形成部９ａ，９ａ、第２の磁路形成部９ｂ、および磁路形成部材１０を介して、着磁ヨーク６の右側の着磁ヘッド６ａ側へ流れる。したがって、隣の磁気エンコーダトラック４が不所望に着磁されることが回避される。磁気シールド形成部材９の磁気シールド１１，１１は、着磁ヨーク６の一方の着磁ヘッド６ａに対して、複列の磁気エンコーダトラック３，４の並び方向に隣り合って配置される。このため、磁気エンコーダトラック３，４を覆う磁気シールド形成部材（図示せず）とは異なり、着磁ヨーク６の一対の着磁ヘッド６ａ，６ａ間に環状磁性体２を配置する作業の邪魔にならない。

磁気シールド１１により、隣の磁気エンコーダトラック４（３）に影響させることなく、着磁対象の磁気エンコーダトラック３（４）に精度良く着磁を行うことができる。この場合において、磁気シールド形成部材９の着脱作業等を着磁工程の都度要することなく、磁気エンコーダトラック３（４）の着磁を行えるため、着磁工程の低減を行える。
二つの磁気シールド１１，１１を着磁ヨーク６の左側の着磁ヘッド６ａに対して、複列の磁気エンコーダトラック３，４の並び方向の両側にそれぞれ設けている。このため、着磁対象の列の磁気エンコーダトラック３を着磁するとき、並び方向下側の磁気シールド１１を用いて着磁対象以外の列の磁気エンコーダトラック４への磁束の流れを遮蔽する。その後、この遮蔽された磁気エンコーダトラック４を着磁するとき、先に着磁された列の磁気エンコーダトラック３への磁束の流れを、並び方向上側の磁気シールド１１を用いて遮蔽する。このように着磁工程を簡単化することができる。

着磁ヘッド６ａと磁気シールド１１，１１間の磁気抵抗は、着磁ヘッド６ａと磁気シールド１１，１１との間の隙間δ１，δ２、および磁気シールド１１の形状に関係しており、一般に、隙間δ１，δ２が狭いほど磁気抵抗が小さく、且つ着磁ヘッド６ａに対する磁気シールド１１の対向面積が広いほど磁気抵抗が小さい。また、前記隙間δ１，δ２が狭いほど、磁束を安定して流すことができる。
因みに、着磁ヘッド６ａと磁気シールド１１間の磁気抵抗Ｒｍは、Ｒｍ＝ｄ／μＳで表される。ここで、μは透磁率、ｄは磁路の長さ（隙間δ１、δ２の寸法）、Ｓは磁気シールド１１の断面積（対向面積）である。

この実施形態の構成のように、磁気シールド１１，１１を、着磁ヘッド６ａに近づくに従い厚みが薄くなる形状とすることで、前記隙間δ１，δ２を狭くしても、磁気抵抗が小さくなり過ぎることがなく、適度の磁気抵抗に保つことができるうえ、磁束流れの安定化を図ることができる。つまり、磁気シールド１１，１１付近での磁気飽和を抑えながら、着磁する磁気エンコーダトラック３，４に磁束を効果的に流すことができる。このため、隣り合って並ぶ複列の磁気エンコーダトラック３（４）への着磁を、着磁強度を低下させることなく、隣の磁気エンコーダトラック４（３）に影響させずに精度良く行うことができる。

この実施形態では、磁気シールド１１，１１が、着磁ヘッド６ａに近づくに従い厚みが連続的に薄くなるナイフエッジ形状であるが、参考提案例として、図９のように、着磁ヘッド６ａに近づくに従い厚みが段階的に薄くなる形状としても良い。この場合も、前記作用・効果を得ることができる。

また、磁気シールド１１，１１と着磁ヘッド６ａとの隙間δ１，δ２を０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下としたことにより、着磁強度と着磁精度とを考慮した場合に最適の結果が得られる。すなわち、隙間δ１，δ２が０．５ｍｍであると、隙間δ１，δ２の磁気抵抗が下がり、着磁ヘッド６ａから磁気シールド１１，１１へ磁束が流れ易くなるため、磁気エンコーダトラック３（４）を流れる磁束が減り、着磁強度の低下を招き易い。一方、隙間δ１，δ２が２ｍｍ以上であると、磁気シールドの効果が低下するため、精度良く着磁することが難しい。これらのことから、隙間δ１，δ２の大きさを上記のように定めている。

この発明の他の実施形態について説明する。以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

図１３、図１４の例では、磁気シールド１１は、左側の着磁ヘッド６ａに対して複列の磁気エンコーダトラック３，４の並び方向の一方側のみに配置されている。よって、この構成では、左側の着磁ヘッド６ａは、貫通孔１２（図６、図７）ではなく、一つの磁気シールド１１と第１の磁路形成部９ａ，９ａで形成される溝１２Ａに挿通される。前記磁気シールド１１と、前記左側の着磁ヘッド６ａとの隙間δ１は、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下の所定隙間に設定され、且つ、不変となっている。その他は図３〜図８の例と同様の構成となっている。
この例では、着磁ヘッド６ａ，６ａ間に着磁対象の１列の磁気エンコーダトラック４を配置して、この磁気エンコーダトラック４の前記並び方向上側に、着磁しない磁気エンコーダトラック３を配置することで、この磁気エンコーダトラック３への磁束の流れを遮蔽することができる。磁気シールド１１を並び方向の一方側のみに設けたため、磁気シールド形成部材９の構造を簡単化し、着磁装置１の製造コストの低減を図ることができる。

図１５に示す例では、磁気シールド形成部材９は、例えば、アルミニウム、銅等の非磁性材料から成る非磁性体１０Ａと、この非磁性体１０Ａの上下の傾斜面１０Ａａ，１０Ａａにそれぞれ固着される磁気シールド１１，１１とを有する。これらの磁気シールド１１，１１も、前記実施形態と同様に、複列の磁気エンコーダトラック３，４の並び方向の内側に行くに従い厚みが連続的に薄くなるナイフエッジ形状、または段階的に薄くなる形状である。非磁性体１０Ａは、左側の着磁ヘッド６ａにボルト１９を介して着脱自在に設けられる。これら磁気シールド１１，１１は、左側の着磁ヘッド６ａに対し、複列の磁気エンコーダトラック３，４の並び方向に隣り合って配置される。
この例によると、着磁ヨーク６の着磁ヘッド６ａに、非磁性体１０Ａを介して、磁気シールド１１，１１を設けたため、磁気ギャップの管理が簡単になり、磁気シールド１１の取付けも簡単に行える。

前記各実施形態では、いわゆる貫通型の着磁ヨークを含む着磁装置を示したが、図１６に示すように、表層型の着磁ヨーク６Ａを含む着磁装置に、前記いずれかの磁気シールド形成部材９を適用することも可能である。
前記いずれかの形態において、着磁ヨークの着磁ヘッドを複数対設け、各対の着磁ヘッドを、複列の磁気エンコーダトラックの配置位置に応じてずらして配置しても良い。例えば、アキシアルタイプの磁気エンコーダの場合、各対の着磁ヘッドを径方向にずらして配置する。ラジアルタイプの磁気エンコーダの場合、各対の着磁ヘッドを軸方向にずらして配置する。
この場合において、着磁された各磁極の着磁強度を検出する磁気センサを空きスペースに設けても良い。磁気センサにより着磁強度を検出し、磁気エンコーダの品質を確認することができる。
複列の未着磁の磁気エンコーダトラックを同時に着磁するものであっても良い。この場合、一回の着磁時間で複数の磁気エンコーダトラックを形成することができ、列毎に着磁を行うものより着磁時間を短縮することができる。
複列の磁気エンコーダトラックは、この磁気エンコーダの回転軸心の軸方向に対し傾斜する方向に並んで配置されたものであっても良い。このように傾斜させた複列の磁気エンコーダトラックを車輪用軸受装置に組込む場合、車輪用軸受装置全体の軸方向長さを短くすることが可能となり、装置のコンパクト化が可能となる。

以上、実施例に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…着磁装置
２…環状磁性体
３，４…磁気エンコーダトラック
６…着磁ヨーク
６ａ…着磁ヘッド
７…励磁コイル
８…着磁電源
９…磁気シールド形成部材
１１…磁気シールド
ＭＥ…磁気エンコーダ

Claims (4)

1. 複列の隣り合って並ぶ環状の未着磁の磁気エンコーダトラックを一体に有する環状磁性体を回転させつつ円周方向の一部ずつ着磁して、それぞれの磁気エンコーダトラックに互いに異なる磁気パターンが形成された磁気エンコーダを得る着磁装置であって、
   磁気ギャップを介して磁気的に対向する一対の着磁ヘッドを有しこれら着磁ヘッドに対して定められた位置および姿勢に配置される前記磁気エンコーダの磁気エンコーダトラックを着磁する着磁ヨークと、この着磁ヨークに巻回される励磁コイルと、この励磁コイルに着磁電流を供給して前記一対の着磁ヘッド間に磁束を通す着磁電源とを備え、
   前記着磁ヘッドに対して前記複列の磁気エンコーダトラックの並び方向の隙間を開けて配置され、前記着磁ヘッド間の磁束の流れのうちの定められた範囲外の磁束の流れを遮蔽する磁気シールドが前記着磁ヨークに設けられ、
   前記磁気シールドは、前記着磁ヘッドに近づくに従い厚みが連続的に薄くなる形状であることを特徴とする磁気エンコーダの着磁装置。
2. 複列の隣り合って並ぶ環状の未着磁の磁気エンコーダトラックを一体に有する環状磁性体を回転させつつ円周方向の一部ずつ着磁して、それぞれの磁気エンコーダトラックに互いに異なる磁気パターンが形成された磁気エンコーダを得る着磁装置であって、
   磁気ギャップを介して磁気的に対向する一対の着磁ヘッドを有しこれら着磁ヘッドに対して定められた位置および姿勢に配置される前記磁気エンコーダの磁気エンコーダトラックを着磁する着磁ヨークと、この着磁ヨークに巻回される励磁コイルと、この励磁コイルに着磁電流を供給して前記一対の着磁ヘッド間に磁束を通す着磁電源とを備え、
   前記着磁ヘッドに対して前記複列の磁気エンコーダトラックの並び方向の隙間を開けて配置され、前記着磁ヘッド間の磁束の流れのうちの定められた範囲外の磁束の流れを遮蔽する磁気シールドが前記着磁ヨークに設けられ、
   前記磁気シールドは、前記着磁ヘッドに近づくに従い厚みが薄くなる形状であり、
   前記磁気シールドが、前記着磁ヘッドを挟んで前記磁気エンコーダトラックの並び方向の両側に設けられた磁気エンコーダの着磁装置。
3. 請求項１に記載の磁気エンコーダの着磁装置において、前記磁気シールドが、前記着磁ヘッドを挟んで前記磁気エンコーダトラックの並び方向の両側に設けられた磁気エンコーダの着磁装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の磁気エンコーダの着磁装置において、前記磁気シールドと前記着磁ヘッドとの前記磁気エンコーダトラックの並び方向の隙間を０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下とした磁気エンコーダの着磁装置。

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