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【発明の名称】 着磁装置及びこれを用いた回転着磁方法
【発明者】 【氏名】藤橋 強志
【住所又は居所】福島県福島市永井川字続堀８番地 エヌオーケー株式会社内

【氏名】中山 純一
【住所又は居所】神奈川県藤沢市辻堂新町４丁目３番１号 エヌオーケー株式会社内
【要約】 【課題】磁気エンコーダを構成するリングを精度良く着磁する着磁装置及びこれを用いた回転着磁方法を提供する。

【解決手段】コイル２が巻かれたセンターヘッド３ａの両側にサイドヘッド３ｂ、３ｃを備える。これにより磁束の漏れが少なくなり、リング１ａ，１ｂを精度良く着磁できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】磁性体からなるセンターヘッドと、該センターヘッドの両側に隙間を有し設けられた磁性体からなるサイドヘッドと、前記センターヘッドと前記サイドヘッドの一端を接続する接続部と、前記センターヘッドに巻かれたコイルと、該コイルに流す電流を発生する電流発生手段と、前記電流の向きを所定の期間で反転させるよう制御可能な電流制御手段と、を有することを特徴とする着磁装置。
【請求項２】前記着磁装置を支持する支持体に対し所定方向にスライドするためのスライド部を有することを特徴とする請求項１に記載の着磁装置。
【請求項３】前記サイドヘッドが前記センターヘッドに対し所定方向に移動するための調整手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の着磁装置。
【請求項４】前記着磁装置と前記支持体との間に設けられた付勢手段により前記センターヘッド又は前記サイドヘッドが被着磁体に付勢されることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の着磁装置。
【請求項５】着磁ピッチをＰ、前記センターヘッドの先端の幅をＣ、前記サイドヘッド間の最大幅及び最小幅をＨOUT及びＨINとすると、前記センターヘッドの形状は、Ｃ＜Ｐを満たし、かつ前記サイドヘッドの形状は、ＨOUT＜３Ｐ、ＨIN＞Ｐを満たすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか1項に記載の着磁装置。
【請求項６】前記電流制御手段は、着磁開始時の電流量から前記被着磁体の回転周期ごとに電流量を減じることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の着磁装置。
【請求項７】請求項１乃至６いずれか１項に記載の着磁装置を用いて、回転する被着磁体を所定の着磁ピッチでＮ極、Ｓ極に交互に着磁させることを特徴とする回転着磁方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば相対回転する２部材の回転を検出する磁気エンコーダにおいて、被検出部である回転体の着磁装置及びこれを用いた回転着磁方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば自動車の車速を検出する車速センサーの一つとして、円周方向に多極磁化した回転体に磁気抵抗効果素子等の磁気ヘッドを近接し、その出力信号から回転体の回転速度を検出する、いわゆる磁気エンコーダが開発されている。係る磁気エンコーダにおいては、円形の磁性材料からなる被着磁体（以下、リングという）の円周方向にＮ極、Ｓ極が一定のピッチで並ぶように着磁されたものが必要であり、そのために必要な着磁装置についても種々の装置が開発されている。
【０００３】このような従来技術に係る着磁装置について、図７及び図８を参照して説明する。図７は従来技術に係る一発着磁方装置の概略構成図である。図８は従来技術に係る着磁装置の様子を示す概略断面図である。
【０００４】図７に示すように、支持具１１上に設けられた花びら状に電線を配置した着磁ヘッド１０の電線に直流電流を流す。その際、電線の周りには磁界が発生する。図７の着磁ヘッド１０は、通電した際に、上面の電線の間にＮ極、Ｓ極が並ぶように電線を配置している。着磁ヘッドの上に円形の磁性材料（以下、リングという）を固定し電線に通電すると磁界が発生し、係る磁界によりリング１が着磁される。
【０００５】また、図８に示すように従来の回転着磁方法にはヘッド１３ａ，１３ｂからなる２極ヘッドが用いられており、２極ヘッドのコイル１２に電流を流すと接続されていない２端から磁界が発生し、係る磁界によりリング１が着磁される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。
【０００７】上述した従来技術における一発着磁方法では、着磁されたリング１のＮ極、Ｓ極の着磁ピッチの精度は花びら状に配置する電線の配置精度（加工精度）によって決まる。しかし、電線の配置形状は複雑であり、目標通り電線を配置するのは困難であるため、リング１を一定の着磁ピッチで精度よくＮ極、Ｓ極に着磁させることが難しい。
【０００８】また、上述した従来技術における２極ヘッドによる回転着磁方法では、着磁したい向き以外の磁界が多く発生するため、その漏れ磁束により、着磁ピッチの精度が悪くなったり、ピッチからはみ出た磁束が着磁したい向きと反対の成分を持つため、隣のピッチの磁力を低下させてしまい、リング１を一定の着磁ピッチで精度よくＮ極、Ｓ極に着磁させることが難しい。
【０００９】本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、種々の着磁ピッチや極数に対応し、着磁精度の向上を図ることができる着磁装置及びこれを用いる回転着磁方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために本発明の着磁装置にあっては、磁性体からなるセンターヘッドと、該センターヘッドの両側に隙間を有し設けられた磁性体からなるサイドヘッドと、前記センターヘッドと前記サイドヘッドの一端を接続する接続部と、前記センターヘッドに巻かれたコイルと、該コイルに流す電流を発生する電流発生手段と、前記電流の向きを所定の期間で反転させるよう制御可能な電流制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】従って、コイルに流す電流のタイミングを電気的に制御することによって着磁ピッチや極数を自由に設定することができる。また、センターヘッドから出た磁束がほとんど漏れることなくリングに到達するため、精度良く所望の着磁ピッチでリングを着磁することができる。
【００１２】前記着磁装置は、前記着磁装置を支持する支持体に対し所定方向にスライドするためのスライド部を有するとよい。
【００１３】これにより、リングの凹凸やリング回転時の上下動があっても着磁装置がスライドすることで、リングと常に一定の間隔で着磁することができるため精度良く所望の着磁ピッチでリングを着磁することができる。
【００１４】前記着磁装置は、前記サイドヘッドが前記センターヘッドに対し所定方向に移動するための調整手段を有するとよい。
【００１５】これにより、円筒タイプのリングの外周側に着磁する場合でも、曲率により発生するサイドヘッドとリングとの隙間をなくすことができ、精度良く所望の着磁ピッチでリングを着磁することができる。
【００１６】前記着磁装置は、前記着磁装置と前記支持体との間に設けられた付勢手段により前記センターヘッド又は前記サイドヘッドが被着磁体に付勢されるとよい。
【００１７】これにより、着磁装置を被着磁体であるリングに一定の圧力で押し付けることが可能となるため精度良く所望の着磁ピッチでリングを着磁することができる。
【００１８】着磁ピッチをＰ、前記センターヘッドの先端の幅をＣ、前記サイドヘッド間の最大幅及び最小幅をＨOUT及びＨINとすると、前記センターヘッドの形状は、Ｃ＜Ｐを満たし、かつ前記サイドヘッドの形状は、ＨOUT＜３Ｐ、ＨIN＞Ｐを満たすことを特徴とする。
【００１９】これにより、移動前にサイドヘッドで着磁したＳ極部分は、１ピッチ移動後に各ヘッドは逆の磁界を発生するため、再度センターヘッドでＳ極に着磁されることとなり、より磁力が高められ精度良く所望の着磁ピッチでリングを着磁することができる。
【００２０】前記電流制御手段は、着磁開始時の電流量から前記リングの回転周期ごとに電流量を減じることがよい。
【００２１】これにより、着磁終了時の電流量は着磁開始時の電流量よりも減じられているので、装置停止時の電流量の変化による磁界の乱れが少なくなり、最終着磁部の磁力も安定し、精度良く所望の着磁ピッチでリングを着磁することができる。
【００２２】本発明の回転着磁方法にあっては、上記の着磁装置を用いて、回転するリングを所定のピッチでＮ極、Ｓ極に交互に着磁させることを特徴とする。
【００２３】これにより、簡単に着磁ピッチや極数を変更することが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、従来技術の項で説明した構成と同様の構成については同一の符号を用いて説明は省略する。
【００２５】（第１の実施の形態）図１〜図６を参照して、本発明の実施の形態に係る着磁装置及びこれを用いた回転着磁方法について説明する。
【００２６】図１は本発明の実施の形態に係る着磁装置の概略構成図である。図２は図１に示す着磁装置による着磁の様子を表した模式図である。図３は本発明の実施の形態に係る着磁装置の形状及び寸法とリングのピッチとの関係を表したものである。図４はリングの磁束密度と着磁ピッチに対するサイドヘッド幅の比との関係を表した図である。図５はリングの磁束密度と着磁ピッチに対するセンターヘッド幅の比との関係を表した図である。図６はサイドヘッド幅の最大値及び最小値を示した図である。
【００２７】図１に示すように、本実施の形態における着磁ヘッド３はセンターヘッド３ａ及びその両側にサイドヘッド３ｂ，３ｃを有し、センターヘッド３ａにはコイル２が巻き付けられている。また、着磁ヘッド３は不図示の支持具に対して一定方向にスライドできるようにスライド部５を有しており、着磁ヘッド３の自重と支持具に取り付けられたバネ４によりリング１ａ、１ｂに押し付けられることになる。
【００２８】この場合、サイドヘッド３ｂ、若しくは３ｃに調整手段として長穴６を設けることで、サイドヘッド３ｂ、３ｃとセンターヘッド３ａの端部の段差を自由に調整することができる図１（ａ）は平面タイプのリング１の外縁側へ、図１（ｂ）は円筒タイプのリング２の外周側への着磁形態を表した図である。
【００２９】本実施の形態においては、着磁の効率を上げ、着磁ピッチの精度を向上させるためには、着磁ヘッド３と着磁対象であるリング１が常に接触している状態が望ましい。従って、前述の着磁ヘッド３の自重によりリング１に押し付けられる構成よりも、支持具に取り付けられたバネ４等の押し付け機能により一定の圧でリングに付勢される構成であることが好ましい。
【００３０】リング回転時にリング１ａは上下動、リング１ｂは偏心による振れが生じる場合があるが、この構成であれば、着磁ヘッド３がリング１ａ、１ｂ表面から離れることを防止することができ、着磁の効率を上げ、着磁ピッチの精度の向上が図られる。
【００３１】次に、本実施の形態における着磁ヘッド３での着磁の様子について説明する。図２（ａ）に示すように、着磁ヘッド３は３つの板が片側で接続されており、中心の板にコイル２が巻かれている。コイルに直流電流を流すと点線のような磁界が発生する。接続されていない側から空中に磁界が発生する。接続されていない側に磁性材料を近づけると空中の磁界により、磁性材料が着磁される。
【００３２】本実施の形態においては、センターヘッド３ａから出た磁束線は両側にあるサイドヘッド３ｂ，３ｃに入ることで、従来の着磁方法である２極ヘッドに比べ磁束の漏れが少なく、効率よくリング１を着磁することが可能となる。
【００３３】しかし、３ａ、３ｂ、３ｃの３者と、相手部材であるリングとの間に隙間が発生すると、磁束の漏れにより周辺の既着磁部を減磁してしまう。
【００３４】特に図２（ｂ）のような円筒タイプのリングの外周側に着磁する場合、曲率によりサイドヘッド３ｂ、３ｃと相手部材であるリング１ｂとの間に隙間が発生する。
【００３５】このような場合においては、図１（ｂ）に記載された長穴６によって端部の段差ａを自由に調整し、なくすことができる。
【００３６】なお、本実施の形態においては、センターヘッド３ａ、サイドヘッド３ｂ、３ｃは板状のものを用いているが、係る形状に限定されるものではなく、例えば棒状であっても構わない。
【００３７】次に、本実施の形態における回転着磁方法について説明する。３極ヘッドを用いた回転着磁方法では、リング１を回転させ、３極ヘッドである着磁ヘッド３に巻かれたコイル２に電源等の電流発生手段（不図示）により発生させた電流を流し、その電流の向きを所定の期間で反転させるよう制御可能な電流制御手段（不図示）によりそのタイミングを電気的に制御することによって、着磁ピッチや極数を自由に設定することができる。
【００３８】回転の電気的な制御は、一周回を数万ピッチの分解能で制御できるため、着磁ピッチの精度は従来技術で述べた、例えば一発着磁方法における電線の配置精度、加工精度を遙かにしのぐ。さらに図７の例に示したような従来の方法では、着磁ピッチや極数が変わるたびに着磁ヘッドを製作する必要があったが、本実施の形態においては、例えばコイル２に流す交流の周波数を変更し、あるいはリング１の回転速度を変更することで、簡単に着磁ピッチや極数を設定することが可能となる。
【００３９】また、前記の制御においては、着磁開始時の電流量から前記リングの回転周期ごとに電流量を減じるようにすると、着磁開始時から電流量を一定に保ち装置停止時に電流量を０にした場合と比較して、最終着磁部の磁力が安定することが見いだされている。これは、着磁終了時の電流量は着磁開始時の電流量よりも減じられているので、装置停止時の電流量の変化による磁界の乱れが少なくなり、最終着磁部の磁力も安定すると考えられる。
【００４０】次に、本実施の形態における着磁ヘッド３の形状について説明する。本願発明の発明者によれば所望の着磁ピッチに対して、着磁ヘッド３の形状により、着磁力（リングの磁束密度）や着磁ピッチの精度に差が現れることが見いだされている。
【００４１】図３に示すように着磁したいリング１の着磁ピッチ（Ｐ）、着磁ヘッド３の形状及びその寸法を以下のように定める。
【００４２】Ｐ：着磁対象のＮ極、Ｓ極の着磁ピッチＨOUT：サイドヘッド間の最大サイドヘッド幅ＨMID：サイドヘッド間の平均サイドヘッド幅ＨIN：サイドヘッド間の最小サイドヘッド幅Ｃ：コイルを巻いているセンターヘッドの先端の幅（平均サイドヘッド幅ＨMIDの最適幅）
ここでリング１のピッチＰが２ｍｍ、３ｍｍ（同一径のリングで極数のみを変更；１００極、６６極）に対してそれぞれ平均サイドヘッド幅ＨMIDを変えてリング１の磁力を測定した（ｎ＝２）。そしてピッチＰに対する平均サイドヘッド幅ＨMIDの比によりリング１の磁力の強さを比較した。
【００４３】図４はリング１の磁束密度と着磁ピッチＰに対する平均サイドヘッド幅ＨMIDの比との関係を表した図である。これによればリング１の着磁ピッチＰが２ｍｍ、３ｍｍ（同一径のリングで極数のみを変更：１００極、６６極）と異なる場合であっても、ＨMID／Ｐ≒２の関係を満たすときにリング１において磁束密度がおおよそ最大になることが確認された。
【００４４】（センターヘッドの先端の幅Ｃの最適幅）極ピッチＰに対するセンターヘッドの先端の幅Ｃの比を適宜変更した場合の磁力の強さを比較した。具体的にはサイドヘッドの形状が以下の３条件（条件１：Ｐ＝３，ＨIN＝３ｍｍ，ＨMID＝４ｍｍ，ＨOUT＝５ｍｍ 条件２：Ｐ＝２，ＨIN＝２ｍｍ，ＨMID＝３ｍｍ，ＨOUT＝４ｍｍ 条件３：Ｐ＝２，ＨIN＝３ｍｍ，ＨMID＝４ｍｍ，ＨOUT＝５ｍｍ）である場合に、センターヘッドの先端の幅Ｃを１ｍｍ，１．５ｍｍに変更したときに、それぞれセンターヘッドの先端の幅の影響を確認した（ｎ＝２）。
【００４５】図５はリングの磁束密度と着磁ピッチＰに対するセンターヘッドの先端の幅Ｃの比との関係を表した図である。これによればセンターヘッドの先端の幅Ｃの違いによる着磁されたリングの磁束密度の変化に大きな違いが確認できなかった。従って、０．５＜Ｃ／Ｐ＜１程度であればリングへの着磁に対する影響は少ないと推測する。
【００４６】（サイドヘッド間の最大幅と最小幅）３極からなる着磁ヘッドによる回転着磁方法では、サイドヘッド間の最大幅ＨOUT＜３Ｐサイドヘッド間の最小幅ＨIN＞Ｐを満たす寸法範囲の着磁ヘッドを使用しないと、着磁力の低下、着磁ピッチの精度の悪化が起こる。
【００４７】これについて以下に説明する。３極ヘッドによる回転着磁では、着磁ピッチ毎に（１ピッチ回転するたびに）逆の磁界を発生しリングを着磁する。図６に回転着磁方法のイメージ図を示す。これは同一着磁ピッチに対して３種類のサイドヘッド幅での着磁をイメージしたものである。また、着磁ヘッドが１ピッチ移動したときの位置を逆側に示した。
【００４８】（１）Ｐ＜ＨIN、ＨOUT＜３Ｐの場合着磁ヘッドとリングの相対位置が１ピッチ移動後、着磁ヘッドは１ピッチ前と逆の磁界を発生しリングを着磁する。
【００４９】すなわち、図６（ａ）に示すように、センターヘッド部のリングがＮ極に着磁されるとき、サイドヘッド部のリングはＳ極に着磁される。そして、着磁ヘッドが１ピッチ移動後にはヘッドは逆の磁界を発生するので、移動前にサイドヘッドで着磁したＳ極部分を再度センターヘッドによりＳ極に着磁し、同じ場所に同じ向きの磁界を発生させ着磁を繰り返すことで磁力を高めている。
【００５０】（２）ＨIN＜Ｐの場合一方、ＨIN＜Ｐの場合は、図６（ｂ）に示すように、着磁ヘッドが１ピッチ移動する前後で、着磁する部分で同じ場所を逆向きに着磁しようとする干渉部Ｘが発生する。そのため磁力が低下し、ピッチの精度も低下する。
【００５１】（３）３Ｐ＜ＨOUTの場合また、３Ｐ＜ＨOUTの場合についても、図６（ｃ）に示すように、磁界の干渉部Ｙが発生する。そのため磁力が低下し、着磁ピッチの精度も低下する。
【００５２】従って、本実施の形態においてより好ましくは、着磁装置のサイドヘッド形状がＰ＜ＨIN、ＨOUT＜３Ｐを満たす範囲であれば、より強力に着磁され、正確な着磁ピッチのリングが得られることになる。
【００５３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による着磁装置は、センターヘッド及びその両側に設けられたサイドヘッドからなる構成により、磁束の漏れが少なく、着磁ピッチの精度を向上させることが可能となる。
【出願人】 【識別番号】０００００４３８５
【氏名又は名称】エヌオーケー株式会社
【住所又は居所】東京都港区芝大門１丁目１２番１５号
【出願日】 平成１３年８月２９日（２００１．８．２９）
【代理人】 【識別番号】１０００８５００６
【弁理士】
【氏名又は名称】世良 和信 （外１名）
【公開番号】 特開２００３−５９７１８（Ｐ２００３−５９７１８Ａ）
【公開日】 平成１５年２月２８日（２００３．２．２８）
【出願番号】 特願２００１−２６０３３０（Ｐ２００１−２６０３３０）