この発明の第1実施形態を図1ないし図10と 共に説明する。図1は、この実施形態の回転� �出装置の概略構成を示す。この回転検出装� �1は、例えばモータの回転軸、車輪用軸受の� ��転輪などの回転部材4の外周に、その軸心O� �対して同心のリング状に設けられた複数(こ� ��では2つ)の磁気エンコーダ2A,2Bと、これら各 磁気エンコーダ2A,2Bの磁界をそれぞれ検出す� ��複数(ここでは2つ)の磁気センサ3A,3Bとを備� �る。磁気センサ3A,3Bは、図1の例では前記各� �気エンコーダ2A,2Bに対して微小のギャップを 介してそれぞれ径方向(ラジアル方向)に対向� ��るように、例えばモータのハウジング、軸� ��の固定輪等の固定部材5に設けられる。ここ では、磁気センサ3Aが磁気エンコーダ2Aに対� �し、磁気センサ3Bが磁気エンコーダ2Bに対向� ��る。

 磁気エンコーダ2A,2Bは、複数の磁極対(磁� ��Sと磁極Nの1組)を周方向に等ピッチで着磁さ せたリング状の磁性部材であり、ラジアルタ イプである図1の例では、その外周面に磁極� �が着磁されている。これら2つの磁気エンコ� ��ダ2A,2Bの磁極対の数は互いに異ならせてあ� �。また、図1の例では、2つの磁気エンコーダ 2A,2Bを軸方向に隣接させて配置しているが、� ��れら磁気エンコーダ2A,2Bが同一の回転をす� �ならば、それぞれを別の場所に配置しても� �い。

 磁気エンコーダ2A,2Bの他の例として、図2� ��示すように、リング状の磁性部材の軸方向� ��面に複数の磁極対を周方向に等ピッチで並� ��ように着磁させたアキシアルタイプのもの� ��用いても良い。この例では、2つの磁気エン コーダ2A,2Bを、内外周に隣接するように配置� ��ている。アキシアルタイプの磁気エンコー� ��2A,2Bの場合、その着磁面に対向する軸方向� �向けて各磁気センサ3A,3Bが配置される。

 磁気センサ3A,3Bは、対応する磁気エンコー� �2A,2Bの磁極対の数よりも高い分解能で磁極検 出できる機能、つまり磁気エンコーダ2A,2Bの� ��極の範囲内における位置の情報を検出する� ��能を有するものとされる。この機能を満た� ��ために、例えば磁気センサ3Aとして、対応� �る磁気エンコーダ2Aの1磁極対のピッチλを1� �期とするとき、図3のように90度位相差(λ/4)� �なるように磁極の並び方向に離して配置し� �ホール素子などの2つの磁気センサ素子3A1,3A2 を用い、これら2つの磁気センサ素子3A1,3A2に� ��り得られる2相の信号(sinφ,cosφ)を磁気セン� �素子3A1,3A2に内蔵した内挿処理回路により、� ��極内位相(φ=tan ^-1 (sinφ/cos φ))を算出するものとしても良い。� �の磁気センサ3Bについても同様である。なお 、図3の波形図は、磁気エンコーダ2Aの磁極の 配列を磁界強度に換算して示したものである 。

 磁気センサ3A,3Bをこのような構成とする� �、磁気エンコーダ2A,2Bの磁界分布をオン・オ フ信号としてではなく、アナログ電圧による 正弦波状の信号としてより細かく検出でき、 精度の良い絶対角度検出が可能となる。

 磁気エンコーダ2A,2Bの磁極内における位� �の情報を検出する機能を有する磁気センサ3A ,3Bの他の例として、図4(B)に示すようなライ� �センサを用いても良い。すなわち、例えば� �気センサ3Aとして、対応する磁気エンコーダ 2Aの磁極の並び方向に沿って磁気センサ素子3 aが並ぶラインセンサ3AA,3ABを用いる。なお、� ��4(A)は、磁気エンコーダ2Aにおける1磁極の区 間を磁界強度に換算して波形図で示したもの である。この場合、磁気センサ3Aの第1のライ ンセンサ3AAは、図4(A)における180度の位相区� �のうち90度の位相区間に対応付けて配置し、 第2のラインセンサ3ABは残りの90度の位相区間 に対応付けて配置する。このような配置構成 により、第1のラインセンサ3AAの検出信号を� �算回路31で加算した信号S1と、第2のラインセ ンサ3ABの検出信号を加算回路32で加算した信� ��S2を別の加算回路33で加算することで、図4(C )に示すような磁界信号に応じたsin 信号を得 る。また、信号S1と、インバータ35を介した� �号S2をさらに別の加算回路34で加算すること� ��、図4(C)に示すような磁界信号に応じたcos � ��号を得る。このようにして得られた2相の出 力信号から、内挿演算処理して磁極内におけ る位置を検出する。

 磁気センサ3A,3Bをこのようにラインセン� �で構成した場合、磁界パターンの歪みやノ� �ズの影響が低減されて、より高い精度で磁� �エンコーダ2A,2Bの位相を検出することが可能 である。

 例えば、図1の構成例において、磁気セン サ3A,3Bは位相差検出手段6に接続される。位相 差検出手段6は、各磁気センサ3A,3Bの検出した 磁界信号の位相差を求める手段であり、その 後段に角度算出手段7が接続される。角度算� �手段7は、位相差検出手段6の検出した位相差 に基づいて磁気エンコーダ2A,2Bの絶対角度を� ��出する手段である。

 図1の構成例において、磁気センサ3Aと位� ��差検出手段6との間に介在させた補正手段12� ��、対応する磁気エンコーダ2Aの取付位置に� �因して磁気センサ3Aの検出した磁界信号に生 じる初期位相差を補正する手段であり、この 補正手段12で補正された磁界信号が位相差検� ��手段6に入力される。

 この回転検出装置1による絶対角度検出の 概略動作を、図5ないし図7を参照して以下に� ��明する。図1において、2つの磁気エンコー� �2B,2Aの磁極対の数をPとP+nとすると、両磁気� �ンコーダ2A,2Bの間では1回転あたり磁極対に� �てn個分の位相差があるので、これら磁気エ� ��コーダ2A,2Bに対応する磁気センサ3A,3Bの検出 信号の位相は、360/n度回転するごとに一致す� ��。

 図5(A),(B)には両磁気エンコーダ2A,2Bの磁極の パターン例を示し、図5(C),(D)にはこれら磁気� ��ンコーダに対応する磁気センサ3A,3Bの検出� �号の波形図を示す。この場合、磁気エンコ� �ダ2Aの3磁極対に対して、磁気エンコーダ2Bの 2磁極対が対応しており、この区間内での絶� �位置を検出することができる。具体的には� �この例では、2つの磁気エンコーダ2B,2Aの磁� �対の数が2と3で、両磁気エンコーダ2A,2Bの間� ��は1回転あたり磁極対にして1個分の位相差� �あり、これら磁気エンコーダ2A,2Bに対応する 磁気センサ3A,3Bの検出信号の位相は、360度回� ��するごとに一致する例を示している。
 図5(E)は、両磁気センサ3A,3Bの検出位相の波� ��図を示す。具体的には、図5(E)における実線 の波形図は、図5(C)に示す磁気センサ3Aの検出 信号に対応する位相信号を示し、一点鎖線の 波形図は、図5(D)に示す磁気センサ3Bの検出信 号に対応する位相信号を示す。図5(F)には、� �5(E)の位相信号に基づき、図1の位相差検出手 段6より求められる位相差信号delta の波形図� ��示す。

 なお、図5では、磁気エンコーダ2A,2Bに取付� ��置に起因する初期位相差φが無い場合(φ=0)� �例を示しており、図1の補正手段12による補� �は行なわれない。
 角度算出手段7は、位相差検出手段6の検出� �た図5(F)の位相差信号delta から、1つの磁気� �ンコーダ(ここでは磁極対の多い磁気エンコ� ��ダ2A)の概略位相a’,b’,c’を推定して、磁� �エンコーダ2Aの各磁極対の検出位置a,b,cを判� ��する。この場合、磁気エンコーダ2A,2Bの初� �位相差φが無い(φ=0)ので、a=a’,b=b’,c=cとな� ��、精度良く絶対角度を算出することができ� ��。

 図6は、磁気エンコーダ2A,2Bの取付位置に起� ��する初期位相差φがある場合(φ≠0)で、図1� �補正手段12による補正を行なわない場合の図 5と同様の各波形図を示している。この場合� �磁気エンコーダ2A,2Bに初期位相差φが存在す� ��ため、磁気エンコーダ2Aに対応する位相信� �にずれが起きて、得られる位相差信号delta � ��ずれが生じる。すなわち、例えば2つの磁気 エンコーダ2A,2Bに対応する位相信号をそれぞ� ��θ1,θ2とすると、得られる位相差信号delta � �、
 delta =(θ1+φ)-θ2
となり、図6(F)のように、位相差信号delta が� ��ロになる点が0°から点Aにシフトする。その 結果、この位相差信号delta から、角度算出� �段7が磁気エンコーダ2Aの概略位相a’,b’,c’ を推定すると、推定した概略位相a’,b’,c’� ��、磁気エンコーダ2Aの実際の検出位置a,b,cが 一致せず、絶対角度を精度良く算出すること ができない。

 図7は、磁気エンコーダ2A,2Bの取付位置に� ��因する初期位相差φがある場合(φ≠0)で、図 1の補正手段12による補正を行った場合の図5� �同様の各波形図を示している。この場合、� �正しないときに得られる図7(F)に示す位相差� ��号delta が、図7(G)のように補正される。す� �わち、補正しないとき位相差信号delta のゼ� ��となる点が点Aにシフトしていたものを、図 7(G)に示す位相差信号delta'のように点Bにシフ� ��する。この補正した位相差信号delta'から、� ��5の場合と同様にして、角度算出手段7が、� �気エンコーダ2Aの概略位相a’,b’,c’を推定� ��ることで、磁気エンコーダ2Aの各磁極対の� �出位置a,b,cを判別する。この場合、磁気エン コーダ2A,2Bの初期位相差φを補正しているた� �、a=a’,b=b’,c=c’となり、精度良く絶対角度 を算出することができる。

 図8は、この回転検出装置1における絶対角� �検出回路の構成例を示す。図7(C),(D)に示した ような各磁気センサ3A,3Bの検出信号に基づき� ��それぞれ対応する位相検出回路13A,13Bは、図 7(E)に示したような各位相信号を出力する。� �正手段12は、例えば2つの磁気エンコーダ2A,2B の初期位相差φ1に応じた値だけ、磁気エンコ ーダ2Aに対応する位相信号を補正する。初期� ��相差φ1の値は、外部から通信インタフェー� ��9を通じて内部レジスタや不揮発性メモリな どからなる記憶手段8Aに書き込まれ、書き込� ��れた初期位相差φ1の値が前記補正手段12に� �力される。記憶手段8Aとしては、初期位相差 φ1の値を通信インタフェース9を通じて書き� �む構成のもののほか、初期位相差φ1を設定� �る専用ピンを設けたものであったり、ヒュ� �ズROMなどで書き込むものであっても良い。
 これにより、位相差検出手段6から出力され る位相差信号は、図7(G)のように補正された� �相差信号delta'となる。その次段に設けられ� �角度算出手段7は、位相差検出手段6で求めら れた位相差を、予め設定された計算パラメー タにしたがって絶対角度へ換算する処理を行 う。

 角度算出手段7で用いられる計算パラメー タは不揮発性メモリなどのメモリ8に記憶さ� �ている。このメモリ8には、前記計算パラメ� ��タのほか、磁気エンコーダ2A,2Bの磁極対の� �の設定、絶対角度基準位置、信号出力の方� �など、装置の動作に必要な情報が記憶され� �いる。ここでは、メモリ8の次段に通信イン� ��フェース9を設けることで、通信インタフェ ース9を通じてメモリ8の内容を更新できる構� ��とされている。これにより、個別の設定情� ��を使用状況に応じて可変設定でき、使い勝� ��が良くなる。

 角度算出手段7で算出された絶対角度情報 は、パラレル信号、シリアルデータ、アナロ グ電圧、PWMなどの変調信号として、角度情報 出力回路10から、あるいは前記通信インタフ� ��ース9を介して出力される。また、角度算出 手段7からは回転パルス信号も出力される。� �転パルス信号としては、2つの磁気センサ3A,3 Bの検出信号のうち、いずれか1つの信号を出� ��すれば良い。上記したように、各磁気セン� ��3A,3Bはそれぞれ逓倍機能を備えているので� �高い分解能で回転信号を出力することがで� �る。

 図8の角度情報出力回路10では、前記角度� ��出手段7で算出された絶対角度を、互いに90� ��位相の異なるA相およびB相の2つのパルス信� ��と、原点位置を示すZ相のパルス信号とでな るABZ相信号として出力するようにしても良い 。その場合、両磁気センサ3A,3Bの出力信号の� ��相差が1回転で1回一致するように磁気エン� �ーダ2A,2Bの磁極数を設定するか、または電気 的処理を行うことにより、回転部材4の1回転� ��一つのZ相のパルス信号を発生させる。

 ABZ相信号を出力する場合、図10に示すよう� �、受信側回路14から角度算出手段7に対して� �対角度出力の要求信号が入力されると、こ� �に呼応して角度情報出力回路10における絶対 角度実行手段15が動作可能となり、角度情報� ��力回路10におけるモード実行信号生成手段16 から絶対角度出力モード中であることを示す モード実行信号(ABS_mode=1)が生成され、角度情 報出力回路10における回転パルス信号生成手� ��17からA,B,Z相信号が出力されるように、角度 情報出力回路を構成しても良い。
 受信側回路14では、Z相信号を受信すること� ��絶対角度値を示すポジションカウンタ18が0� ��リセットされ、Z相信号に続いて出力される A相信号およびB相信号を、前記ポジションカ� ��ンタ18が計数する。A相信号およびB相信号の パルス出力が、一旦現在の絶対角度値に達す ると、そこで絶対角度出力モード動作が終了 する(ABS_mode=0)。その後は、回転部材4(図1)の� �転に伴い検出される絶対角度の変化に応じ� �回転パルス信号(ABZ相信号)を角度算出手段7� �ら出力する。これにより、パルスを計数す� �ことで絶対角度を知る受信側回路14では、絶 対角度出力モード動作が終了(ABS_mode=0)となっ た後は実際の絶対角度情報を常に取得してい る状態となる。

 このように、角度情報出力回路10からABZ� �信号のような回転パルス信号を出力し、絶� �角度出力モードによって絶対角度情報を出� �する構成とすると、絶対角度を出力するイ� �タフェースを別途備える必要がなく、この� �転検出装置1の回路構成、および回転検出装� ��1が搭載される機器側の回路構成を簡略化す ることができる。

 図9は、この回転検出装置1における絶対角� �検出回路の他の構成例を示す。この構成例� �は、図8の構成例において、各磁気センサ3A,3 B毎に、それぞれ初期位相差φ1,φ2を書き込む� ��憶手段8A,8Bと、初期位相差補正用の補正手� �12A,12Bを設けている。なお、この場合の初期� ��相差φ1,φ2は、磁気センサ3A,3Bの相互間の初� ��位相差ではなく、任意に設定される基準位� ��に対するそれぞれの位相差である。その他� ��構成は図8の構成例の場合と同様である。
 これにより、それぞれの初期位相差の値φ1, φ2を各記憶手段8A,8Bに記憶させ、この値を必� ��時に自由に設定することも可能となる。例� ��ば、同図のように、別にリセットモード設� ��手段19を設け、通信インタフェース9などか� ��リセット要求があると、φ1=φ2=0の命令を各� ��憶手段8A,8Bに設定するようにすることがで� �る。この場合、それぞれの磁気センサ3A,3Bか らの位相信号を全て同一値に合わせることが できるため、回転部材4(図1)における任意の� �転位置で自由に位相信号をゼロに合わせて� �定することができる。その結果、任意の回� �位置を基準位置として記憶することが可能� �なり、回転検出装置1の取付け終了後に、こ� ��回転検出装置1が取付けられる軸受など機器 との位置合わせを簡単に行うことができる。

 また、この回転検出装置1において、前記磁 気センサ3A,3Bと、図8や図9に示した角度情報� �力回路10を含む信号処理回路とを、例えば図 2の例で示すように、センサモジュール11とし て一体化しても良いし、このセンサモジュー ル11を1つの半導体チップに集積しても良い。 このように構成した場合、部品点数の低減、 磁気センサ3A,3Bの互いの位置精度の向上、製� ��コストの低減、組立コストの低減、信号ノ� ��ズ低減による検出精度向上などのメリット� ��得られ、小型で低コストの回転検出装置1と することができる。
 なお、この場合、2つの磁気エンコーダ2A,2B� ��対して1つのセンサモジュール11を対向させ� ��ことになるので、2つの磁気エンコーダ2A,2B� ��互いに近接して配置させることになる。

 このように、この回転検出装置1は、同心 のリング状に設けられ互いに磁極数が異なる 複数の磁気エンコーダ2A,2Bと、これら各磁気� ��ンコーダ2A,2Bの磁界をそれぞれ検出する複� �の磁気センサ3A,3Bとを備え、これら各磁気セ ンサ3A,3Bは磁気エンコーダ2A,2Bの磁極内にお� �る位置の情報を検出する機能を有したもの� �し、各磁気センサ3A,3Bの検出した磁界信号の 位相差を位相差検出手段6で求め、この検出� �た位相差に基づいて磁気エンコーダ2A,2Bの絶 対角度を角度算出手段7で算出するものとし� �さらに、磁気エンコーダ2A,2Bの取付位置に起 因して磁気センサ3A,3Bの検出した磁界信号に� ��じる初期位相差を補正手段12(12A,12B)で補正� �るようにしているので、構造が簡単となり� �磁気エンコーダ2A,2Bの取付位置に左右されず に精度良く絶対角度を検出することができる 。

 この実施形態では、2つの磁気エンコーダ 2A,2Bを用いたものを例示したが、磁気エンコ� ��ダは2つでなくてもよく、磁極対の数の異な る3つ以上の磁気エンコーダを組み合わせて� �より広い範囲の絶対角度を検出する構成と� �ても良い。この回転検出装置1をモータの回� ��検出に使用する場合、上記磁極対の数の差� ��調整において、モータのロータ極数Pnに合� �せてPとP+Pnという組合せとすれば、回転検出 装置1によりモータの電気角を検出できるた� �、モータの回転制御に好都合である。

 図11は、上記回転検出装置1を軸受に搭載� ��た回転検出装置付き軸受の一実施形態を示� ��断面図である。この回転検出装置付き軸受2 0は、回転側軌道輪である内輪22と固定側軌道 輪である外輪23の間に複数の転動体24が介在� �る転がり軸受21の一端部に、上記回転検出装 置1を設けたものである。転がり軸受21は深溝 玉軸受からなり、内輪22の外径面および外輪2 3の内径面にはそれぞれ転動体24の転走面22a,23 aが形成されている。内輪22と外輪23の間の軸� ��空間は、回転検出装置1の設置側とは反対側 の端部がシール26で密封されている。

 回転検出装置1の2つの磁気エンコーダ2A,2B は、内輪22の一端部の外径面に圧入嵌合され� ��リング状の芯金27の外径面に、軸方向に並� �て設けられる。回転検出装置1の2つの磁気セ ンサ3A,3Bは、図2で示したように他の信号処理 回路と共にセンサモジュール11として一体化� ��れ、リング状の金属製センサハウジング28� �内側に挿入された状態で樹脂モールド29が施 され、センサハウジング28を介して外輪23の� �端部の内径面に取付けられる。これにより� �磁気エンコーダ2A,2Bと対応する磁気センサ3A, 3Bとがラジアル方向に対向配置される。セン� ��モジュール11に接続されるリード線30はセン サハウジング28を貫通して外部に引き出され� ��このリード線30を介してセンサモジュール11 と外部回路との間で信号の授受や電源供給が 行われる。

 この回転検出装置付き軸受20では、上記� �転検出装置1を転がり軸受21に搭載している� �で、軸受使用機器の部品点数、組立工数の� �減、およびコンパクト化を図ることができ� �。

 図12は、上記した回転検出装置1を軸受に搭� ��した回転検出装置付き軸受の他の構成例を� ��す。この回転検出装置付き軸受20Aは、第3世 代型の内輪回転タイプで、かつ駆動輪支持用 の車輪用軸受40にアキシアルタイプの回転検� ��装置1を搭載したものである。
 車輪用軸受40は、内周に複列の転走面43を形 成した外方部材41と、これら各転走面43に対� �する転走面44を形成した内方部材42と、これ� ��外方部材41および内方部材42の転走面43,44間� ��介在した複列の転動体45とを備え、車体に� �して車輪を回転自在に支持するようにした� �のである。この車輪用軸受40は、複列外向き アンギュラ玉軸受型とされていて、転動体45� ��ボールからなり、各列毎に保持器46で保持� �れている。外方部材41と内方部材42の間の軸� ��空間の両端は、シール47,48によりそれぞれ� �封されている。インボード側端のシール48の 内方部材42の外周面に圧入固定されるスリン� ��が、回転検出装置1の磁気エンコーダ2A,2Bと� ��れる。すなわち、この場合の磁気エンコー� ��2A,2Bは図2で示したアキシアルタイプのもの� ��あり、この磁気エンコーダ2A,2Bの磁極対が� �方向に並ぶ側面に、回転検出装置1の対応す� ��磁気センサ3A,3Bが軸方向に対向して配置さ� �る。磁気センサ3A,3Bはリング状の金属ケース 49内に樹脂モールドされ、金属ケース49を介� �て外方部材41に固定される。

 この回転検出装置付き軸受20Aによると、� ��輪の回転を絶対角度として精度良く検出す� ��ことができる。

 以上のとおり、図面を参照しながら好適な� ��施例を説明したが、当業者であれば、本件� ��細書を見て、自明な範囲内で種々の変更お� ��び修正を容易に想定するであろう。
 したがって、そのような変更および修正は� ��請求の範囲から定まる発明の範囲内のもの� ��解釈される。