JP2001201362A

JP2001201362A - 回転検出装置

Info

Publication number: JP2001201362A
Application number: JP2000009119A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Shinozaki; 弘行篠崎
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2000-01-18
Filing date: 2000-01-18
Publication date: 2001-07-27

Abstract

(57)【要約】【課題】最大軸振れが大きく、回転体の回転情報検出
に優れ、且つ耐蝕性、低発塵性、長寿命、信頼性に優
れ、回転数のみではなく、回転方向、回転角度位置、回
転速度検出が可能で、ロータ側ターゲット材に磁性材、
非磁性材どちらも使用可能な回転検出装置を提供するこ
と。【解決手段】回転体１の回転を非接触で検出する回転
検出器４と、回転体１の軸振れを検出する軸振れ検出器
８を具備し、回転検出器４からの回転検出信号と軸振れ
検出器８からの軸振検出信号とを処理し、該回転検出信
号の信号成分から軸振れ成分を除去する信号処理手段
（演算器１１）を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転体、特に磁気
軸受により浮上支持された最大軸振れ量の大きい回転体
の回転情報（単純に回転数ではなく、回転方向、回転角
度位置、回転速度）を非接触で検出する回転検出装置に
関するもので、特に、例えば半導体製造装置等の耐蝕
性、低発塵性が望まれる環境で使用するのに好適な回転
検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、転がり軸受などに支持された回転
体の回転情報を検出する回転検出装置は多数開発、提案
されている。例えば、光学式エンコーダ、磁気式エンコ
ーダ、レゾルバ、単純に回転数を検出するもの等があ
る。

【０００３】光学式エンコーダは、ステータ側には発光
部と受光部を備え、ロータに薄いターゲットを備えてい
る。ターゲットには２種類あり、一つはターゲット円盤
をガラス材で、その表面にＮｉなど光を遮る部材を蒸着
などで付け、光を透過する部分と透過しない部分を交互
に形成したものである。もう一つは、ターゲット円盤は
ステンレス鋼板で、その表面にエッチングによりスリッ
トを形成したものである。出力としては、１回転に数百
〜数千パルス（一般的範囲）のＡ相信号とＡ相信号に対
して位相が９０度（ｄｅｇ）ずれたＢ相信号、１回転に
１パルスのＺ相信号、これら３種類の信号の反転信号が
ある。

【０００４】磁気式エンコーダは、ステータ側には、磁
気抵抗素子（ＭＲ素子）を備え、ロータ側には、磁性材
ターゲットを備えている。ターゲットには２種類形式が
あり、一つはロータ表面に幾何学的に凹凸を付けたも
の、もう一つは永久磁石などの磁化された部材を備えた
ものである。ＭＲ素子には、半導体ＭＲセンサ（村田製
作所製）や強磁性体ＭＲセンサ（日立金属製）などがあ
る。センサ回路の出力は、上記光学式エンコーダと同様
である。

【０００５】レゾルバは、軍事用に古くから開発された
ものであり、民製品としては、自動車などの耐振動性能
を要求される分野に利用されている。

【０００６】単純に回転数を検出するものには、反射式
回転センサ、渦電流を利用したもの、磁気回路のインダ
クタンス変化から検出するものがある。反射式回転セン
サは、携帯型のものがよく利用されている。これはロー
タ側にシール状の反射体か黒体を一つはり、ステータ側
には、発光部と反射光部を備えている。渦電流を利用し
たものは、一般的には回転体の振動検出などに利用され
ている。その応用例として、ロータの検出面（ターゲッ
ト面）に幾何学的凹凸を付けるなどすれば、回転数を検
出することができる。ターゲット面は磁性材でも非磁性
材でも可能である。

【０００７】磁気回路のインダクタンス変化から検出す
るものには２種類ある。一つは、直流磁場を永久磁石か
コイルに定電圧を印加して発生させ、検出コイルのイン
ダクタンス変化から検出するものである。もう一つは交
流磁場をコイルに定電圧の交流電圧を印加することによ
り発生させ、磁気回路のインダクタンス変化によって、
コイルに発生する電流が変動する現象から検出するもの
である。

【０００８】上記従来の回転検出装置を耐蝕性、低発塵
（ノン・パーティクル）化するためには、検出部とロー
タ側ターゲット面間には、何らかの耐蝕性、低発塵部材
からなる隔壁を備えるか、検出部のみを耐蝕性、低発塵
部材で覆うなどの工夫が必要である。例えば、光学式エ
ンコーダの場合、発光部や受光部素子表面は透明ガラス
であるので、耐蝕性、低発塵性はあるが、それらを取付
ける基板や配線、そして、検出部近傍にセンサ回路を備
える必要があるので、電子回路などを耐蝕性、低発塵性
部材でモールドする必要がある。

【０００９】他の方式でも、磁気回路を使用しているの
で、その磁性材部の耐蝕性を別手法で備える必要があ
る。例えば、Ｎｉめっき、テフロンコーティング、セラ
ミックコーティングなど薄い耐蝕性皮膜を付ける。又は
耐強酸性目的であれば、磁性材そのものをＮｉ合金（例
えば、パーマロイ：ＰＣ）にする。

【００１０】また、励磁コイルや検出コイルなどコイル
部材の絶縁皮膜の保護、耐蝕性、低発塵化のために、耐
蝕性、低発塵性部材でモールドするなどの必要がある。
更に、半導体製造装置などでは、構成部材から出るガス
も問題になる。そのため、上記のモールド材にはエポキ
シ系の材料がよく利用される。

【００１１】しかしながら、上記従来の耐蝕性、低発塵
性の対策も、寿命、安定性などの耐環境性能上、必ずし
も満足できるものではない。半導体製造装置では、ロー
タ側には被製品である基板（ウエハ）が存在し、不用意
な金属イオンや有機物による汚染を避けたい。そのため
キャン構造を採用することにより、電子回路等をロータ
側の空間と連通する空間に配置しないようにしている。

【００１２】検出部の表面を非磁性の薄い板で覆い、か
つロータ側のターゲットの環境（空間）と検出部空間と
の差圧に耐えられる構造となっている。キャン部材には
ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０４などのオ
ーステナイト系ステンレス鋼やＰＥＥＫ材（ポリエーテ
ル・エーテルケトン）、セラミックス材（酸化アルミ
ナ、酸化珪素）などが利用される。その結果下記のよう
な問題が発生する。・検出部とターゲット間の間隙が広がる。・光が透過しにくい。・ターゲット環境は変動する（ガス種等）。

【００１３】従来の磁気軸受の適用対象は、主に超高速
回転体であったが、磁気軸受技術の普及に伴い、今日で
は様々な分野への適用例が紹介されている。更に、非接
触で支持でき、ロータ・ステータ間の隙間に、気体、液
体などの形態で、様々な分子の存在を許容できる唯一の
軸受として、注目されつつある。そのため、回転数の低
い領域用への適用ニーズが増加している。

【００１４】従来、回転数の低い回転体において、回転
体を支持する軸受は、接触式の転がり軸受などが主体で
あり、磁性シールの普及により回転軸端を特殊空間から
分離された空間に出す構造が主流である。そのため、高
度に発達した、回転制御技術と回転センサ技術を大気空
間（通常の室内空間）に飛び出したロータ端に対して、
適用すればよく、また転がり軸受で支持されているの
で、軸の振れも小さい（数μｍ〜数１０μｍのオーダ）
ので、適用し易いモデルであった。

【００１５】従って、回転停止位置決め制御や、モータ
のベクトル制御なども容易にできた。この高度な制御に
は、単なる回転数のみではなく、「回転方向」、「回転
角度位置」、「回転角速度」を必要とする。一般に回転
センサは軸振れが限りなく零を前提条件に設計されてい
るため、軸振れの大きい回転体の回転情報検出に適さな
い。

【００１６】回転体を磁気軸受で支持する場合、磁気軸
受採用の目的から、磁性体シールを利用して軸端を大気
空間に出す構造とはしないので、回転体の回転情報の検
出が困難であった。加えて、磁気軸受は通常の支持状態
での回転軸振れと磁気軸受制御不能時の非常用軸受（通
常は転がり軸受）で支持された場合の回転軸の軸振れが
あり、最大振れ幅は数１００μｍ〜数ｍｍオーダであ
る。そのため、その大きな軸振れ量と回転情報との分離
が必要になる。そして、上述したキャン構造化する要求
が加わるので、技術的課題はさらに大きくなる。

【００１７】このような中で、例えば、特公平７−４３
２６５号公報に記載されている回転角センサが開発され
ている。この回転角センサは、上述した大きな軸振れを
許容し、且つ適用回転数が広いので、市販の演算回路を
使用することで、通常のエンコーダ信号と等価な信号を
出力できるから、従来の制御技術が適用できるとしてい
る。しかしながら、回転軸に偏芯した円形ターゲットを
備え、偏芯量よりも、軸の最大振れ量が小さい必要があ
ること、耐蝕性等の耐環境性能は考慮されていない等の
問題がある。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたもので、最大軸振れが大きく、回転体の回
転情報検出に優れ、且つ耐蝕性、低発塵性、長寿命、信
頼性に優れた回転検出装置を提供することを目的とす
る。また、回転数のみではなく、回転方向、回転角度位
置、回転速度検出が可能で、ロータ側ターゲット材に磁
性材、非磁性材どちらも使用可能な回転検出装置を提供
することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、回転体の回転を非接触で検出
する回転検出器と、該回転体の軸振れを非接触で検出す
る軸振れ検出器を具備し、回転検出器からの回転検出信
号と軸振れ検出器からの軸振検出信号とを処理し、該回
転検出信号の信号成分から軸振れ成分を除去する信号処
理手段を設けたことを特徴とする。

【００２０】上記のように回転検出器と軸振れ検出器に
非接触式の検出器を用い、信号処理手段で回転検出信号
と軸振検出信号とを処理し、該回転検出信号の信号成分
から軸振れ成分を除去するので、磁気軸受で支持された
回転体のように、最大軸振れ量の大きい回転体の回転
（回転数、回転方向、回転角度位置、回転角速度）を精
度よく検出できる。

【００２１】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の回転検出装置において、回転体は磁気軸受で支
持されており、軸振れ検出器に磁気軸受のラジアル変位
センサを使用することを特徴とする。

【００２２】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
又は２に記載の回転検出装置において、回転検出器の回
転検出原理は渦電流式変位センサの検出原理と同じであ
り、該回転検出器の回転検出用ターゲットの対向面に不
導電体隔壁を設けたことを特徴とする。

【００２３】また、請求項４に記載の発明は、請求項２
又は３に記載の回転検出装置において、回転検出器はＡ
相信号を検出するＡ相検出器とＢ相信号を検出するＢ相
検出器とを具備し、Ａ相検出器を磁気軸受のラジアル磁
気軸受のＸ軸と同位相に配置し、Ｂ相検出器を該Ｘ軸か
ら９０度位相角のずれたＹ軸と同位相に配置し、回転検
出ターゲットのスリット形状がＡ相信号と該Ａ相信号に
対して９０度位相のずれたＢ相信号が検出可能な形状で
あることを特徴とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。図１は本発明に係る回転検出装
置の構成例を示す図である。図１において、１は磁気軸
受（図示せず）で浮上支持された回転体（ロータ）であ
り、該回転体１の表面には回転検出用ターゲット３と軸
振れ（ラジアル振れ）検出用ターゲット７が固着されて
いる。回転体１の外周に所定の間隙を設けてステータ２
が対向して配置され、該ステータ２には前記回転検出用
ターゲット３に対向して回転検出器４が、軸振れ検出用
ターゲット７に対向して軸振れ検出器８が取り付けられ
ている。なお、回転体は矢印Ｃ方向に回転する。

【００２５】回転検出器４はキャップ状の隔壁５に覆わ
れ、軸振れ検出器８もキャップ状の隔壁５で覆われてい
る。隔壁５は不導電体セラミック（酸化アルミナ、酸化
珪素等）材で構成される。回転検出器４の出力はアンプ
６で増幅され、演算器１１に入力され、軸振れ検出器８
の出力はアンプ１０で増幅され、演算器１１に入力され
る。演算器１１では、回転検出器４からの回転検出信号
の信号成分から、軸振れ検出器８からの軸振れ成分を除
去し、軸振れ成分が除去された回転検出信号ＳＲを得
る。

【００２６】回転検出器４及び軸振れ検出器８には渦電
流式変位センサを用い、回転検出用ターゲット３及び軸
振れ検出用ターゲット７の材料には導電体材（磁性体、
非磁性体を問わない）を用いる。また、回転検出用ター
ゲット３には凹凸状スリット加工を施している。

【００２７】図２は本発明に係る回転検出装置の構成例
を示す図である。本回転検出装置はステータ２の回転体
１との対向面には円筒状（板状）の隔壁９が設けられて
いる。ステータ２の所定位置にはラジアル磁気軸受のラ
ジアル電磁石１３とラジアル変位センサ１５が配置され
ている。回転体１の外周部のラジアル電磁石１３と対向
する位置にはラジアル電磁石ターゲット１２が、ラジア
ル変位センサ１５と対向する位置にはラジアルセンサタ
ーゲット１４がそれぞれ固着されている。隔壁９の材料
としてはＳＵＳ３１６Ｌなどのオーステナイト系のステ
ンレス鋼やＰＥＥＫを用いている。

【００２８】ラジアル変位センサ１５及び回転検出器４
はインダクタンス式のセンサである。ラジアル変位セン
サ１５の出力はアンプ１６で増幅され、磁気軸受制御部
１８に供給され、該磁気軸受制御部１８はパワーアンプ
１７を介してラジアル電磁石１３の励磁コイル１３ａに
制御励磁電流を供給し、ラジアル電磁石１３の磁力を制
御し、回転体１を所定位置に浮上制御する。

【００２９】一方、アンプ１６で増幅されたラジアル変
位センサ１５の出力は演算器１１にも入力され、該演算
器１１で回転検出器４からの回転検出信号の信号成分か
ら、ラジアル変位センサ１５で検出した軸振れ成分を除
去し、軸振れ成分の除去された回転検出信号ＳＲを得
る。即ち、本回転検出装置は、図１の回転検出装置の軸
振れ検出器８に替え、ラジアル磁気軸受のラジアル変位
センサ１５を用い、回転検出器４からの回転検出信号の
信号成分から、ラジアル変位センサ１５からの軸振れ成
分を除去し、軸振れ成分を除去した回転検出信号ＳＲを
得ている。

【００３０】図３は回転検出器４とラジアル変位センサ
１５（図示せず）が同位相角の場合の回転検出用ターゲ
ット３と回転検出器４の配置状態を示す図で、図３
（ａ）は回転検出用ターゲット３に対する回転検出器の
配置状態を、図３（ｂ）はその展開状態をそれぞれ示
す。回転検出器４はＡ相信号を検出するＡ相検出器４−
１とＢ相信号を検出するＢ相検出器４−２を具備し、Ａ
相検出器４−１をラジアル磁気軸受のＸ軸と同位相に配
置し、Ｂ相検出器４−２を該Ｘ軸から９０度位相角のず
れたＹ軸と同位相に配置している。なお、図示は省力す
るがラジアル変位センサ１５もＸ軸とＹ軸にそれぞれ変
位センサが配置されている。

【００３１】回転検出用ターゲット３のピッチＰ、直径
（く形歯の場合には回転検出用ターゲットの外径、イン
ボリュート歯形では基準ピッチ円直径）をＤとすると、
Ｂ相検出器４−２をＡ相検出器４−１からπＤ／４＝
（Ｐ／２）（ｎ＋０．５）だけずれた位置（図３（ｂ）
のａ、ｂいずれの位置でもよい）に配置する（但し、ｎ
は整数）。これによりＡ相検出器４−１でＡ相信号が検
出でき、Ｂ相検出器４−２で該Ａ相信号に対して９０度
位相のずれたＢ相信号が検出可能になる。上記のよう
に、ラジアル変位センサ１５もＡ、Ｂ相検出器４−１、
４−２と同位相に配置されているから、軸振れを検出で
きる。

【００３２】図４は回転検出器４とラジアル変位センサ
１５が同位相角にない場合の回転検出用ターゲット３と
回転検出器４の配置状態を示す図、図５は軸振れ成分を
除去した回転検出信号を得る処理回路の構成を示す図で
ある。回転検出器４がＸ軸から図４に示すようにθ度位
相がずれて配置されていた場合、この角度θは回転検出
器４が固定であるから既知である。回転体１にＸ軸方向
の軸振れΔｘとＹ軸方向の軸振れΔｙが発生したとき回
転検出器４の位相角θでの軸振れΔｒは、（但し、ｒは
回転検出用ターゲット３の半径） Δｒ＝（Δｘ／ｃｏｓθ）＋（Δｙ／ｓｉｎθ）である。

【００３３】ラジアル変位センサ１５のＸ軸方向変位信
号（Ｘ軸方向の軸振れ）ΔｘとＹ軸方向変位信号（Ｙ軸
方向の軸振れ）Δｙを、図５の１／ｃｏｓθの演算を行
う演算回路３１と１／ｓｉｎθの演算を行なう演算回路
３２に入力し、それぞれの出力信号を加算器３３で加算
し、この加算信号を演算器１１で回転検出器４の回転検
出信号から除去することにより、軸振れ成分を除去した
回転検出信号ＳＲが得られる。

【００３４】図６は本発明に係る回転検出装置の構成例
を示す図で、ＭＲセンサを利用した場合を示す。図６
（ａ）は縦断面図、図６（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面、
図６（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面である。図示するよう
に、回転検出器４は定常磁界磁石２１と、２個の直列に
接続されたＭＲセンサ素子２０、２０とからなり、軸振
れ検出器８は定常磁界磁石２１と、直列に接続されたＭ
Ｒセンサ素子２０と抵抗器２２とからなる。そして回転
検出器４と軸振れ検出器８の回転検出用ターゲット３と
軸振れ検出用ターゲット７に対向する面にはセラミック
（酸化アルミナ、酸化珪素等）材、又はＳＵＳ３１６Ｌ
などのオーステナイト系のステンレス鋼、又はＰＥＥＫ
材からなる隔壁５が設けられている。

【００３５】回転検出器４のＭＲセンサ素子２０と２０
の直列回路には＋５Ｖの直流電圧が印加され、軸振れ検
出器８のＭＲセンサ素子２０と抵抗器２２の直列回路に
は＋５Ｖの直流電圧が印加されている。回転検出器４の
ＭＲセンサ素子２０とＭＲセンサ素子２０の接続点から
得られる回転検出信号をアンプ６に入力すると共に、軸
振れ検出器８のＭＲセンサ素子２０と抵抗器２２の接続
点から得られる軸振れ検出信号をアンプ１０に入力す
る。そして演算器１１でアンプ６からの回転検出信号よ
り、アンプ１０からの軸振れ信号を除去し、軸振れ成分
のない回転検出信号ＳＲを得る。

【００３６】図７は本発明に係る回転検出装置の構成例
を示す図で、ＭＲセンサを利用した場合を示す。図７
（ａ）は縦断面図、図７（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面、
図７（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面である。図７の回転検
出装置が図６の回転検出装置と異なる点は、回転検出器
４のＭＲセンサ素子２０、２０と軸振れ検出器８のＭＲ
センサ素子２０と抵抗器２２で直流ブリッジ回路（印加
電圧ＤＣ＋５Ｖ）を組み、回転検出器４のＭＲセンサ素
子２０と２０の接続点から得られる回転検出信号と軸振
れ検出器８のＭＲセンサ素子２０と抵抗器の接続点から
得られる軸振れ検出信号を演算器１１に入力し、該演算
器１１で回転検出信号から軸振れ成分を除去した軸振れ
信号のない回転検出信号ＳＲを得、これの信号を波形整
形器２３で波形整形する。

【００３７】図８は本発明に係る回転検出装置の構成例
を示す図で、ＭＲセンサを利用した場合を示す。図８
（ａ）は縦断面図、図８（ｂ）は回転検出器４と軸振れ
検出器８と回転検出用ターゲット３と軸振れ検出用ター
ゲット７の側面展開図、図８（ｃ）は回転検出用ターゲ
ット３と軸振れ検出用ターゲット７と回転検出器４の断
面展開図である。図示するように、回転検出器４は定常
磁界磁石２１と直列に接続された２個のＭＲセンサ素子
２０、２０とからなり、軸振れ検出器８は定常磁界磁石
２１と直列に接続された２個のＭＲセンサ素子２０、２
０とからなる。

【００３８】そして軸振れ検出器８はその２個のＭＲセ
ンサ素子２０、２０が回転体１の軸方向に並んで配置さ
れ、回転検出器４の２個のＭＲセンサ素子２０、２０は
回転体１の軸方向に直交するように配置されている。そ
して回転検出器４と軸振れ検出器８の回転検出用ターゲ
ット３と軸振れ検出用ターゲット７に対向する面にはセ
ラミック（酸化アルミナ、酸化珪素等）材、又はＳＵＳ
３１６Ｌ等のオーステナイト系のステンレス鋼、又はＰ
ＥＥＫ材からなる隔壁９が設けられている。

【００３９】そして図９に示すように、回転検出器４の
ＭＲセンサ素子２０とＭＲセンサ素子２０と軸振れ検出
器８のＭＲセンサ素子２０とＭＲセンサ素子２０とで直
流ブリッジ回路（印加電圧ＤＣ＋５Ｖ）を構成してい
る。回転検出器４のＭＲセンサ素子２０とＭＲセンサ素
子２０の接続点から得られる回転検出信号と、軸振れ検
出器８のＭＲセンサ素子２０とＭＲセンサ素子２０の接
続点から得られる軸振れ検出信号を演算器１１に入力
し、該演算器１１で回転検出信号から軸振れ成分を除去
し、軸振れ成分のない回転検出信号ＳＲを得て、該回転
検信号ＳＲを波形整形器２３で波形整形している。

【００４０】図１０は本発明に係る回転検出装置の構成
例を示す図で、インダクタンス式センサを利用した場合
を示す。図１０（ａ）は縦断面図、図１０（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ断面、図１０（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断
面である。回転検出器４は回転検出コイル２４と回転検
出コイル用ヨーク２５からなり、軸振れ検出器８は軸振
れ検出コイル２６と軸振れ検出コイル用ヨーク２７から
なる。回転検出器４と軸振れ検出器８の回転検出用ター
ゲット３と軸振れ検出用ターゲット７に対向する面には
セラミック（酸化アルミナ、酸化珪素等）材、又はＳＵ
Ｓ３１６Ｌ等のオーステナイト系のステンレス鋼、又は
ＰＥＥＫ材からなる隔壁９が設けられている。

【００４１】回転検出器４の回転検出コイル２４の出力
をアンプ６に入力すると共に、軸振れ検出器８の軸振れ
検出コイル２６の出力をアンプ１０に入力し、それぞれ
増幅した回転検出信号と軸振れ検出信号を演算器１１に
入力し、該演算器１１で回転検出信号から軸振れ成分を
除去し、軸振れ成分のない回転検出信号ＳＲを得る。

【００４２】図１１は本発明に係る回転検出装置の構成
例を示す図で、インダクタンス式センサを利用した場合
を示す。図１１（ａ）は縦断面図、図１１（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ断面、図１１（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断
面である。図１１の回転検出装置が図１０の回転検出装
置と異なる点は、回転検出器４の回転検出コイル２４と
軸振れ検出器８の軸触れ検出コイル２６と抵抗器２２、
２２で交流ブリッジ回路（キャリア信号ＣＳの周波数１
０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ）を組み、その出力をセンサアン
プ（波形整形機能も有する）２８に入力して軸振れ成分
を除去した回転検出信号ＳＲを得ている点である。即
ち、回転検出コイル２４、軸振れ検出コイル２６、抵抗
器２２、２２で交流ブリッジ回路構成することにより、
図１０のアンプ６、アンプ１０及び演算器１１の機能を
達成させている。

【００４３】図１２は本発明に係る回転検出装置の構成
例を示す図で、インダクタンス式センサを利用した場合
を示す。図１２（ａ）は縦断面図、図１２（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ断面である。本回転検出器４はインダク
タンス式の検出器で回転体１の軸方向に３個の磁極と該
軸方向に直交する方向に２個の磁極を有する回転検出コ
イル用ヨーク２５を具備し、その軸方向中央の磁極にそ
れぞれ回転検出コイル２４を巻装した構成である。

【００４４】回転検出器４を回転検出用ターゲット３と
の所定の間隔を設けて対向して配置し、回転検出コイル
２４と２４及び抵抗器２２と２２で交流ブリッジ回路
（キャリア信号ＣＳの周波数１０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ）
を構成し、その出力を波形整形回路２３に入力し、軸振
れ成分を除去した回転検出信号ＳＲを得ている。ここ
で、回転検出用ターゲット３のスリットのピッチ幅α１
と回転検出コイル用ヨーク２５の回転体１の軸方向に直
交する方向に配置された磁極２５−１の中心線と磁極２
５−２の中心線の間隔α２は、α１＝α２とする。

【００４５】図１３は本発明に係る回転検出装置の構成
例を示す図で、インダクタンス式センサを利用した場合
を示す。図１３（ａ）は縦断面図、図１３（ｂ）は回転
検出器４と軸振れ検出器８と回転検出用ターゲット３と
軸振れ検出用ターゲット７の側面展開図、図１３（ｃ）
は回転検出用ターゲット３と軸振れ検出用ターゲット７
と回転検出器４の断面展開図である。図示するように、
軸振れ検出器８は回転体１の軸方向に配置され、回転検
出器４は回転体１の軸方向に直行するように配置されて
いる。そして回転検出器４と軸振れ検出器８の回転検出
用ターゲット３と軸振れ検出用ターゲット７に対向する
面にはセラミック（酸化アルミナ、酸化ケイ素等）材、
又はＳＵＳ３１６Ｌ等のオーステナイト系のステンレス
鋼、又はＰＥＥＫ材からなる隔壁９が設けられている。

【００４６】そして図１４に示すように、回転検出器４
の回転検出コイル２４、２４と軸振れ検出器８の軸振れ
検出コイル２６、２６で交流ブリッジ回路（キャリア信
号ＣＳ：一定振幅電圧の周波数１０ｋＨｚ〜５０ｋＨ
ｚ）を構成し、その出力をセンサアンプ（波形整形機能
も有する）２８に入力して軸振れ成分を除去した回転検
出信号ＳＲを得ている。

【００４７】上記実施形態例において、回転検出用ター
ゲット３は凹凸状のスリットを設けているが、回転検出
用ターゲットとしては、表面が滑らかで、磁性材に分布
着磁し、凹凸状のスリットと等価にしたものを使用して
もよい。特にＭＲセンサ素子を利用した検出器では、Ｍ
Ｒセンサ素子側に定常磁界用の永久磁石を備える必要が
なくなるので、検出器が非常に薄く構成できる利点があ
る。この着磁されたターゲットを渦電流式検出器やイン
ダクタンス式検出に適用してもよく、ターゲット表面が
滑らかにできる点が、内部生成物の溜り部を無くする意
味で有利である。

【００４８】また、ＭＲセンサ素子を用いた検出器、イ
ンダクタンス式検出器では、ターゲットを磁性材にする
必要があるが、渦電流式検出器では電導体であればよ
く、磁性、非磁性を問わないので、適用範囲が広い。

【００４９】

【発明の効果】以上、説明したように各請求項に記載の
発明によれば、回転体の回転を非接触で検出する回転検
出器と、該回転体の軸振れを非接触で検出する軸振れ検
出器を具備し、回転検出信号の信号成分から軸振れ成分
を除去する信号処理手段を設けたので、下記のような優
れた効果が期待できる。

【００５０】磁気軸受に支持された回転体のように、最
大軸振れ量の大きい回転体も検出対象とすることがで
き、回転数のみではなく、回転方向、回転角度位置、回
転角速度も検出でき、更に耐蝕性、低発塵性、長寿命、
信頼性向上を達成できる回転検出装置を提供できる。

【００５１】上記効果が期待できることから、磁気軸受
で支持された回転体の非接触位置決め、回転速度精度の
向上、加減速時間の短縮運転等、ユーザニーズを満足す
る製品を提供するのに有効な回転検出装置となる。特
に、半導体製造装置には好適となる。

【００５２】また、通常の非接触で回転を検出する回転
検出器に磁気軸受に備わっている変位センサを利用して
本発明に係る回転検出装置を構成すれば、なお、低コス
トで回転検出装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る回転検出装置の構成例を示す図で
ある。

【図２】本発明に係る回転検出装置の構成例を示す図で
ある。

【図３】図２に示す回転検出装置の回転検出用ターゲッ
トと回転検出器の配置状態例を示す図である。

【図４】図２に示す回転検出装置の回転検出用ターゲッ
トと回転検出器の配置状態例を示す図である。

【図５】図４に示す配置状態の回転検出信号から軸振れ
成分を除去する処理回路の構成を示す図である。

【図６】本発明に係る回転検出装置の構成例を示す図で
ある。

【図７】本発明に係る回転検出装置の構成例を示す図で
ある。

【図８】本発明に係る回転検出装置の構成例を示す図で
ある。

【図９】図８に示す回転検出装置の回転検出信号から軸
振れ成分を除去する処理回路の構成を示す図である。

【図１０】本発明に係る回転検出装置の構成例を示す図
である。

【図１１】本発明に係る回転検出装置の構成例を示す図
である。

【図１２】本発明に係る回転検出装置の構成例を示す図
である。

【図１３】本発明に係る回転検出装置の構成例を示す図
である。

【図１４】図１３に示す回転検出装置の回転検出信号か
ら軸振れ成分を除去する処理回路の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１回転体２ステータ３回転検出用ターゲット４回転検出器５隔壁６アンプ７軸振れ検出用ターゲット８軸振れ検出器９隔壁１０アンプ１１演算器１２ラジアル電磁石ターゲット１３ラジアル電磁石１４ラジアルセンサターゲット１５ラジアル変位センサ１６アンプ１７パワーアンプ１８磁気軸受制御部２０ＭＲセンサ素子２１定常磁界磁石２２抵抗器２３波形整形器２４回転検出コイル２５回転検出コイル用ヨーク２６軸振れ検出コイル２７軸振れ検出コイル用ヨーク２８センサアンプ

フロントページの続きＦターム(参考） 2F063 AA10 AA35 AA37 BA03 BB03 BC04 BD11 BD16 CA10 CA30 CA31 DA01 DA05 DD06 DD07 DD08 EA03 GA03 GA08 GA52 2F077 AA30 AA41 AA42 AA47 FF03 FF31 JJ09 JJ21 JJ23 NN04 NN06 NN17 NN21 PP06 PP14 PP21 QQ05 QQ13 TT16 TT52 UU25 VV02 VV03 VV04 VV11 VV31 3J102 AA01 BA03 BA17 CA12 DB01 DB05 DB08 DB10 DB38 5H607 CC07 GG17 HH01 HH03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転体の回転を非接触で検出する回転検
出器と、該回転体の軸振れを非接触で検出する軸振れ検
出器を具備し、前記回転検出器からの回転検出信号と前記軸振れ検出器
からの軸振検出信号とを処理し、該回転検出信号の信号
成分から軸振れ成分を除去する信号処理手段を設けたこ
とを特徴とする回転検出装置。
【請求項２】請求項１に記載の回転検出装置におい
て、前記回転体は磁気軸受で支持されており、前記軸振れ検
出器に該磁気軸受のラジアル変位センサを使用すること
を特徴とする回転検出装置。
【請求項３】請求項１又は２に記載の回転検出装置に
おいて、前記回転検出器の回転検出原理は渦電流式変位センサの
検出原理と同じであり、該回転検出器の回転検出用ター
ゲットの対向面に不導電体隔壁を設けたことを特徴とす
る回転検出装置。
【請求項４】請求項２又は３に記載の回転検出装置に
おいて、前記回転検出器はＡ相信号を検出するＡ相検出器とＢ相
信号を検出するＢ相検出器とを具備し、Ａ相検出器を前
記磁気軸受のラジアル磁気軸受のＸ軸と同位相に配置
し、Ｂ相検出器を該Ｘ軸から９０度位相角のずれたＹ軸
と同位相に配置し、回転検出ターゲットのスリット形状
がＡ相信号と該Ａ相信号に対して９０度位相のずれたＢ
相信号が検出可能な形状であることを特徴とする回転検
出装置。