JP2014169900A - 位置センサ - Google Patents

Abstract

【課題】検出コイルで得られる出力波形に単純な方法でオフセット効果を与え、安価な位置センサの提供。
【解決手段】検出コイル２０と励磁コイル３０を有するステータ９と、検出コイル２０の出力が入力される包絡線検波回路６１等を有し、ロータパターン１３を有するロータ１０が対向するように配置されたロータリーエンコーダ８において、第１励磁コイル３１と第２励磁コイル３２は、ロータ１０の移動方向に並べて配置され、第１励磁コイル３１と第２励磁コイル３２の巻回方向は逆向きになるよう巻回され、第１励磁コイル３１と第１検出コイル２１と第２励磁コイル３２とで、第１結合部分Ｃ１と第２結合部分Ｃ２を構成し、ロータパターン１３の移動に応じて、第１結合部分Ｃ１と第２結合部分Ｃ２での結合の大きさが変動し、第１結合部分Ｃ１又は第２結合部分Ｃ２のどちらか一方の起電力が、他方の起電力よりも常に大きくなるように構成されている。
【選択図】図３

Description

この発明は、可動子の動作位置を検出する為に使用されるものであって、固定子コイルが形成された固定子と、固定子と隙間を介して対向しながら動作可能に設けられた可動子と、を有する位置センサに関するものである。

従来、位置センサに関する技術としては、例えば各分野で広く用いられている回転角センサを挙げることが出来る。自動車に搭載されるエンジンには、その回転速度や回転位相を検出する為に、回転角センサの１つであるクランク角を検出するロータリーエンコーダが採用されている。

特許文献１には、リニアパルスモータの位置検出センサに関する技術が開示されている。可動子に励磁コイルと検出コイルが重ねて配置され、櫛歯状の磁性体で形成された固定子との位置変動を検出する。検出コイルからの出力変動で、可動子の位置を検出する位置センサである。

特許文献２には、レゾルバに関する技術が開示されている。位相差方式のレゾルバであり、励磁信号が入力する励磁コイル及び検出信号が検出する検出コイルを有し、励磁コイル又は検出コイルを設けた受動体の変位量に応じて変位する検出信号に基づいて変位量を検出するレゾルバにおいて、励磁コイルに励磁信号により高周波信号を変調した変調信号を復調して検出信号を得る方式を採用している。

特開昭６１−２２６６１３号公報 特開２０００−２９２２０５号公報

しかしながら、特許文献１又は特許文献２の技術を位置センサに適用する場合には、次のような課題が考えられる。

位置センサは様々な分野での利用が行われているが、車載する場合など小型化や高精度かが望まれるケースも多い。小型化するために、特許文献２に開示されるようなレゾルバに用いる技術を利用することも考えられる。しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示される技術の何れも、位置精度を高めるためには、励磁コイル及び検出コイルの配置精度や磁性体のピッチ精度を上げる必要がある。ただし、励磁コイルや検出コイルを含む固定子や検出するパターンを備える回転子の製作精度を高める為には、コストがかかる。

そこで、本発明はこのような課題を解決するために、検出精度を高めることが可能な位置センサを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明による位置センサは以下のような特徴を有する。

（１）平面状の１つの検出コイルと２つの励磁コイルを有するステータと、検出コイルの出力が入力される包絡線検波回路を有し、移動方向に磁気特性の異なる部分が交互に配置されるロータパターンを有するロータが対向するように配置された位置センサにおいて、前記励磁コイルである第１励磁コイルと第２励磁コイルは、前記ロータの移動方向に並べて配置され、前記第１励磁コイルと前記第２励磁コイルの巻回方向は逆向きになるよう巻回され、前記第１励磁コイルは、前記検出コイルの左辺と第１結合部分を構成し、前記第２励磁コイルは、前記検出コイルの右辺と第２結合部分を構成し、前記ロータパターンの移動に応じて、前記第１結合部分と前記第２結合部分での結合の大きさが変動し、前記励磁コイル又は前記検出コイルが、前記第１結合部分又は前記第２結合部分のどちらか一方の起電力が、他方の起電力よりも常に大きくなるように構成されていること、を特徴とする。

上記（１）に記載の態様により、第１励磁コイルと第２励磁コイルの巻回方向が逆向きになる様に巻回されることで、検出コイルは左辺と右辺で逆向きの起電力が発生するように配置されており、励磁信号を大きくすることなく振幅比を大きくすることが可能である。それによって、位置センサの検出精度を高めることが可能となる。また、励磁コイル又は検出コイルが、第１結合部分又は第２結合部分のどちらか一方の起電力が他方の起電力よりも常に大きな起電力を得られるように構成されていることで、検出コイルからの出力が常に正の出力となるようにオフセットすることができ、包絡線検波による信号処理が容易になる点が挙げられ、これによって位置センサの検出精度向上と共にコストダウンを図ることが可能となる。

（２）（１）に記載の位置センサにおいて、前記励磁コイル又は前記検出コイルの配置パターンにより、前記第１結合部分と前記第２結合部分との起電力を異ならせていることを、が好ましい。

上記（２）記載の態様により、例えば検出コイルに対する第１励磁コイルの配置距離と、検出コイルに対する第２励磁コイルの配置距離とを異ならせたり、第１励磁コイルに対して第２励磁コイルの大きさを小さくしたり、第２励磁コイルの位置をずらして第１結合部分に対して第２結合部分の結合する距離を短くしたり、といった配置パターンの変更によって、検出コイルからの出力におけるオフセット量の調整が可能となる。

（３）（１）に記載の位置センサにおいて、前記第１励磁コイル又は前記第２励磁コイルのどちらか一方に、調整用コイルが重ねて配置され、前記第１結合部分と前記第２結合部分との起電力を異ならせていること、が好ましい。

上記（３）に記載の態様によって、調整用コイルを第１励磁コイル又は第２励磁コイルのどちらか一方に重ねて配置することで、第１結合部分と第２結合部分との起電力が異なり、検出コイルからの出力がオフセットされて検出される。このように調整用コイルを用いることで、第１励磁コイル及び第２励磁コイルを形成後に、状況に応じてオフセット量を調整することが可能であるため、より、オフセット量の調整が容易となる。

（４）（３）に記載の位置センサにおいて、調整用コイルに調整用の抵抗器が直列に接続されていること、が好ましい。

上記（４）に記載の態様により、調整コイルを調整する抵抗器により検出コイルの出力をオフセットする量を微調整することが可能となるので、オフセット量の調整が容易となる。

（５）（１）に記載の位置センサにおいて、前記第１励磁コイル及び前記第２励磁コイルに入力される励磁信号の振幅を異ならせることで、前記第１結合部分と前記第２結合部分との起電力を異ならせていること、が好ましい。

上記（５）に記載の態様により、第１励磁コイル又は第２励磁コイルのどちらかへの入力信号の条件を変更することで、検出コイルの出力をオフセットすることができる。このため、励磁コイルや検出コイルのパターンの変更や追加部品が不要となる。

第１実施形態の、ロータリーエンコーダの概略を示す斜視図である。 第１実施形態の、ロータリーエンコーダの模式平面図である。 第１実施形態の、ステータの模式平面図である。 第１実施形態の、ロータリーエンコーダの検出ブロック図である。 （ａ）比較のために用意した、０ｄｅｇで検出コイル２０に生じる起電力を示した模式図である。（ｂ）１ｄｅｇで検出コイルに生じる起電力を示した模式図である。（ｃ）２ｄｅｇで検出コイルに生じる起電力を示した模式図である。（ｄ）３ｄｅｇで検出コイルに生じる起電力を示した模式図である。 （ａ）第１実施形態の、０ｄｅｇで検出コイル２０に生じる起電力を示した模式図である。（ｂ）１ｄｅｇで検出コイルに生じる起電力を示した模式図である。（ｃ）２ｄｅｇで検出コイルに生じる起電力を示した模式図である。（ｄ）３ｄｅｇで検出コイルに生じる起電力を示した模式図である。 第２実施形態の、ステータの模式平面図である。 第３実施形態の、ステータの模式斜視図である。 第３実施形態の、ステータの模式断面図である。 第４実施形態の、ステータの模式平面図である。

次に、本発明の第１の実施形態について、自動車のクランク軸に用意される回転角を検出する為のロータリーエンコーダに用いた具体例にて、図面を参照しつつ説明する。

図１に、第１実施形態の、ロータリーエンコーダ８の概略を斜視図に示す。位置センサの一種であるロータリーエンコーダ８は、図示しない回転軸に取り付けられた可動子にあたるロータ１０と、ロータ１０の外周の一部に対向して固設された固定子にあたるステータ９よりなる。ロータ１０は非磁性導電体金属を用いることが好ましいので、第１実施形態では非磁性のステンレスを用いた外径８０ｍｍ、幅１０ｍｍの円筒形状体を用いている。材質は非磁性で導電性を有する金属であれば、ステンレスの他には例えばアルミニウム等を用いることも出来る。

図２には、ロータリーエンコーダ８の模式図を示す。図３には、ステータ９の模式図を示す。ステータ９に設けられた配線パターン５０は、検出コイル２０及び励磁コイル３０を備えており、重ねられて形成されている。検出コイル２０は４つ、励磁コイル３０は３つ設けられている。検出コイル２０は、第１検出コイル２１と、第２検出コイル２２と、第３検出コイル２３と、第４検出コイル２４とを含む。一方、励磁コイル３０は、第１励磁コイル３１と、第２励磁コイル３２と、第３励磁コイル３３とを含む。

そして、第１励磁コイル３１の右辺に第１検出コイル２１及び第３検出コイル２３の左辺が沿うように形成され、第１検出コイル２１及び第３検出コイル２３の右辺は第２励磁コイル３２の左辺に沿うように形成されている。又、第２励磁コイル３２の右辺は、第２検出コイル２２及び第４検出コイル２４の左辺に沿うように形成され、第２検出コイル２２及び第４検出コイル２４の右辺は、第３励磁コイル３３の左辺に沿うように形成されている。また、第１検出コイル２１と第２検出コイル２２とは、電気角で９０度位相が進角するようにずらされて配置されている。

ロータパターン１３は、図１にも示すようにロータ１０の側面に同心円状に２つ用意され外周パターン１３Ａと内周パターン１３Ｂが備えられる。ただし、図２及び図３では説明の都合上並行に配置されている。外周パターン１３Ａと内周パターン１３Ｂは、磁性体部１１と非磁性体部１２とが交互に配置されるように形成されており、磁性体部１１はフェライト等を用いた磁性体粉末に樹脂バインダを混合したものを、スクリーン印刷によりロータ１０の端面に塗布して形成される。非磁性体部１２は磁性体部１１が塗布されないロータ１０の地金部分であり、磁性体部１１と非磁性体部１２とが交互に配置され、磁性体部１１及び非磁性体部１２の幅は、電気角で１８０°進角するように設定されている。また、外周パターン１３Ａと内周パターン１３Ｂとは、図２に示すように磁性体部１１が千鳥に配置されるような位置関係となる。

また、検出コイル２０と励磁コイル３０の関係について、図３に示すように、第１検出コイル２１の左辺と第１励磁コイル３１までの距離よりも、第１検出コイル２１の右辺と第２励磁コイル３２までの距離の方が近くなるよう設定されている。第１検出コイル２１の左辺と第１励磁コイル３１の右辺は第１結合部分Ｃ１を形成し、第１検出コイル２１の右辺と第２励磁コイル３２の左辺は第２結合部分Ｃ２を形成する。図示しないが、第３検出コイル２３についても第１検出コイル２１と同様のレイアウトとなっている。

また、図示しないが、第２検出コイル２２に関しても同様に第２検出コイル２２の左辺と第２励磁コイル３２より、第２検出コイル２２の右辺と第３励磁コイル３３との距離の方が近くなるよう設定されている。第４検出コイル２４についても第２検出コイル２２と同様のレイアウトとなっている。基本的には、第１結合部分Ｃ１は検出コイル２０の左辺側の結合を示し、第２結合部分Ｃ２は右辺側の結合を示しているとして、以降説明する。

図４に、ロータリーエンコーダ８の検出ブロック図を示す。励磁コイル３０には２ＭＨｚ程度の高周波正弦派を入力している。これにより、励磁コイル３０の巻き線数を少なくすることが可能となる。第１検出コイル２１の端子はアンプ５１に接続されて信号Ｓ１をアンプ５１に入力する。アンプ５１では信号Ｓ１を増幅して信号Ｓ５を得る。第３検出コイル２３はアンプ５２に接続されて信号Ｓ２をアンプ５２に入力する。第２検出コイル２２はアンプ５３に接続されて信号Ｓ３をアンプ５３に入力する。第４検出コイル２４はアンプ５４に接続されて信号Ｓ４をアンプ５４に入力する。

次に、アンプ５１から得られた高周波信号Ｓ５の外側包絡線を、包絡線検波器６１で包絡線検波して信号Ｓ８を得る。同様に、アンプ５２から得られた高周波信号Ｓ６、アンプ５３から得られた高周波信号Ｓ７、アンプ５４から得られた高周波信号Ｓ８は、それぞれ包絡線検波器６２、包絡線検波器６３、及び包絡線検波器６４に入力されて、信号Ｓ１０、信号Ｓ１１、及び信号Ｓ１２を得る。信号Ｓ９に対して信号Ｓ１０は１８０°位相がずれ、信号Ｓ１１は９０°位相がずれ、信号Ｓ１２は２７０°位相がずれている。これは、図６に示したように第１検出コイル２１乃至第４検出コイル２４が配置されるためである。

包絡線検波器６１の出力波形Ｓ９と、包絡線検波器６２の出力波形Ｓ１０とを差動アンプ５５に入力して両者を差動増幅して、信号Ｓ１３を得る。信号Ｓ１３をコンパレータ６５に入力してパルス信号Ｓ１５を得る。包絡線検波器６３の出力波形Ｓ１１と、包絡線検波器６４の出力波形Ｓ１２とを差動アンプ５６に入力して両者を差動増幅して、信号Ｓ１４を得る。信号Ｓ１４をコンパレータ６６に入力してパルス信号Ｓ１６を得る。パルス信号Ｓ１５とパルス信号Ｓ１６を用いてステータ９に対するロータ１０の回転角度を算出することが出来る。

第１実施形態の位置センサであるロータリーエンコーダ８は上記構成であるので、以下に説明する作用及び効果を奏する。

まず、第１実施形態の態様により、検出精度を高めることが可能である。これは、平面状の１つの検出コイル２０と２つの励磁コイル３０を有するステータ９と、検出コイル２０の出力が入力される包絡線検波回路６１（包絡線検波器６２、包絡線検波器６３、及び包絡線検波器６４）を有し、移動方向に磁気特性の異なる部分が交互に配置されるロータパターン１３を有するロータ１０が対向するように配置されたロータリーエンコーダ８において、励磁コイル３０である第１励磁コイル３１と第２励磁コイル３２は、ロータ１０の移動方向に並べて配置され、第１励磁コイル３１と第２励磁コイル３２の巻回方向は逆向きになるよう巻回され、第１励磁コイル３１は、第１検出コイル２１の左辺と第１結合部分Ｃ１を構成し、第２励磁コイル３２は、第１検出コイル２１の右辺と第２結合部分Ｃ２を構成する。

そして、ロータパターン１３の移動に応じて、第１結合部分Ｃ１と第２結合部分Ｃ２での結合の大きさが変動し、励磁コイル３０又は検出コイル２０における第１結合部分Ｃ１又は第２結合部分Ｃ２のどちらか一方の起電力が、他方の起電力よりも常に大きくなるように構成されている。

このように、第１励磁コイル３１と第２励磁コイル３２の巻回方向は逆向きになるよう巻回されていることで、励磁信号を大きくすることなく振幅比を大きくすることが可能となる。これは、例えば第１励磁コイル３１及び第２励磁コイル３２に励磁した状態で、ロータ１０が進行方向に回転することで、磁性体部１１を通過する磁束密度は連続的に変化する。そして、第１励磁コイル３１と第２励磁コイル３２とが逆向きに巻回されているので、第１励磁コイル３１に発生する磁束と、第２励磁コイル３２に発生する磁束とでは磁束の方向が逆方向に形成される。

この結果、磁性体部１１を通過する磁束が第１励磁コイル３１の影響が支配的である場合と、第２励磁コイル３２の影響が支配的である場合とで、第１検出コイル２１の回路内に生じる起電力の差が大きくなり、振幅比を大きくとることが可能となる。この結果、ロータリーエンコーダ８の検出精度を高めることに貢献することができる。

また、第１実施形態のロータリーエンコーダ８によって、オフセット効果を得られることができる。図５に、比較のために用意した、ロータリーエンコーダ８に生ずる起電力についての説明図を示す。図５（ａ）は、０ｄｅｇで検出コイル２０に生じる起電力を示した模式図である。図５（ｂ）は、１ｄｅｇで検出コイル２０に生じる起電力を示した模式図である。図５（ｃ）は、２ｄｅｇで検出コイル２０に生じる起電力を示した模式図である。図５（ｄ）は、３ｄｅｇで検出コイル２０に生じる起電力を示した模式図である。なお、図５では励磁コイル３０は何れも省略して描かれている。

まず、図５（ａ）に示す状態では、ステータ９の第１検出コイル２１及び第３検出コイル２３は、励磁コイル３０が励磁された結果、磁性体部１１と重なる第１検出コイル２１の左辺側では第１結合部分Ｃ１による出力が得られ、非磁性体部１２と重なる第１検出コイル２１の右辺側では第２結合部分Ｃ２による出力が得られる。その結果、第１検出コイル２１の出力Ｐ１１が得られる。一方、第３検出コイル２３では、非磁性体部１２と重なる第３検出コイル２３の左辺では第１結合部分Ｃ１による出力が得られ、磁性体部１１と重なる第３検出コイル２３の右辺側では第２結合部分Ｃ２による出力が得られる。その結果、第３検出コイル２３の出力Ｐ１２が得られる。

次に、図５（ｂ）に示す状態では、ロータ１０が１ｄｅｇ進んで、第１検出コイル２１が磁性体部１１と重なり、第１検出コイル２１の右辺は第１結合部分Ｃ１を、左辺は第２結合部分Ｃ２を構成し、第１結合部分Ｃ１と第２結合部分Ｃ２とは逆方向の出力が生じる。このため、第１検出コイル２１の出力は０Ｖとなる。第３検出コイル２３についても同様である。

次に、図５（ｃ）に示す状態では、ロータ１０が更に１ｄｅｇ進んで、非磁性体部１２と重なる第１検出コイル２１の左辺側に構成される第１結合部分Ｃ１と、磁性体部１１と重なる第１検出コイル２１の右辺側に構成される第２結合部分Ｃ２によって、第１検出コイル２１の出力Ｐ３１が得られる。一方、磁性体部１１と重なる第３検出コイル２３の左辺側に構成される第１結合部分Ｃ１と、非磁性体部１２と重なる第３検出コイル２３の右辺側に構成される第２結合部分Ｃ２によって、第３検出コイル２３の出力Ｐ３２が得られる。この結果、図５（ａ）と反対の傾向を示す。

次に、図５（ｄ）に示す状態では、ロータ１０が更に１ｄｅｇ進んで、図５（ｂ）同様に第１検出コイル２１及び第３検出コイル２３の出力は０Ｖとなる。そして、ロータ１０が更に１ｄｅｇ進むと、図５（ａ）の状態に戻る。

このように、図５（ｂ）と図５（ｄ）に示す状況で、第１励磁コイル３１の励磁信号と第２励磁コイル３２の励磁信号とが打ち消し合い、０Ｖとなる。しかしながら、信号処理上の問題で、第１検出コイル２１乃至第４検出コイル２４からはオフセットされた信号が得られる事が望ましい。このため、回路を追加してオフセットさせるなどの手法が必要となり、コストが高くなる問題点がある。

しかしながら、第１実施形態では、図３に示すような構成を採り、第１励磁コイル３１と第１検出コイル２１の左辺の距離に対して第２励磁コイル３２と第１検出コイル２１の右辺の距離を狭く設定している。図６に、第１実施形態のロータリーエンコーダに生ずる起電力についての説明図を示す。図６（ａ）は、０ｄｅｇで検出コイル２０に生じる起電力を示した模式図である。図６（ｂ）は、１ｄｅｇで検出コイル２０に生じる起電力を示した模式図である。図６（ｃ）は、２ｄｅｇで検出コイル２０に生じる起電力を示した模式図である。図６（ｄ）は、３ｄｅｇで検出コイル２０に生じる起電力を示した模式図である。なお、図６では励磁コイル３０は何れも省略して描かれている。

図６（ｂ）では図５（ｂ）とほぼ同様に、第１検出コイル２１に第１結合部分Ｃ１と第２結合部分Ｃ２が形成される。この際に、図３に示すように、第１検出コイル２１の左辺と第１励磁コイル３１との距離より、第１検出コイル２１の右辺と第２励磁コイル３２との距離が狭く設定されている。この為、第１結合部分Ｃ１による出力より、第２結合部分Ｃ２による出力の方が大きくなる。すなわち、図６（ｂ）の出力Ｐ２１及び出力Ｐ２２の様に、同方向に起電力が生じることで、第１検出コイル２１に得られる出力にもオフセット効果が得られる。図６（ｄ）でも同様の効果が得られ、図６（ａ）、図６（ｃ）についてもオフセット効果が得られる。すなわち、このオフセット量は、検出コイル２０と励磁コイル３０の位置関係によって決定される。

このように、検出コイル２０のレイアウトを変更することで、第１検出コイル２１乃至第４検出コイル２４の出力にオフセット効果を得ることができるので、コストをかけずにロータリーエンコーダ８の性能向上に寄与することが可能である。なお、第１実施形態では、第１検出コイル２１の左辺と第１励磁コイル３１の距離に対して、第１検出コイル２１の右辺との第２励磁コイル３２の距離を狭くしているが、その逆であっても同様の効果が得られる。

次に、本発明の第２の実施形態について、図を用いて説明する。第２実施形態は第１実施形態と同様の構成だが、ステータ９のレイアウトが若干異なるので、その点について説明をする。

図７に、第２実施形態のステータ９の模式図を示す。第１実施形態の図３に対応する。第２実施形態のステータ９は、第１実施形態で、第１検出コイル２１の左辺と第１励磁コイル３１との距離と、第１検出コイル２１の右辺と第２励磁コイル３２との距離を変更する代わりに、第１励磁コイル３１と第２励磁コイル３２の大きさが異なる構成としている。具体的には、第１励磁コイル３１の右辺と第１検出コイル２１の左辺とが並走する距離より、第２励磁コイル３２の左辺と第１検出コイル２１の右辺とが並走する距離が短くなるように、第２励磁コイル３２の長辺が短く設定されている。この結果、第１励磁コイル３１と第２励磁コイル３２に同じ大きさの励磁信号を入力しても、第１結合部分Ｃ１よりも第２結合部分Ｃ２の方が結合量は小さくなる。

第３検出コイル２３についても、第１検出コイル２１と同様に、第１結合部分Ｃ１に対して第２結合部分Ｃ２の結合が強くなるように構成されている。一方、第２検出コイル２２及び第４検出コイル２４については、第２検出コイル２２及び第４検出コイル２４の左辺に第２励磁コイル３２の右辺が、第２検出コイル２２及び第４検出コイル２４の右辺に第３励磁コイル３３の左辺が沿うことで、第１結合部分Ｃ１と第２結合部分Ｃ２がそれぞれ結合する。第３励磁コイル３３に比べて第２励磁コイル３２の方が、長辺が短く設定されているので、第１結合部分Ｃ１の結合量は第２結合部分Ｃ２の結合量に比べて小さくなる。即ち、第１検出コイル２１及び第３検出コイル２３とは反対の結果となる。

ただし、これは信号処理的な話に関係するだけで、検出コイル２０の出力に対するオフセット効果については第１実施形態と同様に得ることが可能となる。この為、検出コイル２０内に生じる起電力が大きくなって振幅比を大きくとることが可能となり、ロータリーエンコーダ８の検出精度を高める事ができる点も第１実施形態と同様に効果として得られるし、オフセット効果を安価な構成で得ることが可能である点も同様である。

なお、第２実施形態では、第１励磁コイル３１に対して第２励磁コイル３２の長辺の長さを短く設定しているが、第２励磁コイル３２に対して第１励磁コイル３１の長辺の長さを短くすることを妨げない。この場合は、第３励磁コイル３３も第１励磁コイル３１同様に、第２励磁コイル３２に対して長辺の長さを短くする構成となる。こうした場合、第１励磁コイル３１と第３励磁コイル３３との関係についても長辺の長さでオフセット量を調整することができるメリットが得られる。

次に、本発明の第３の実施形態について、図を用いて説明する。第３実施形態は第１実施形態と同様の構成だが、ステータ９のレイアウトが若干異なるので、その点について説明をする。

図８に、第３実施形態のステータ９を模式的に表した斜視図を示す。図９に、ステータ９の側面模式図を示す。第１実施形態のステータ９では、第１検出コイル２１の左辺と第１励磁コイル３１との距離と、第１検出コイル２１の右辺と第２励磁コイル３２との距離を変えていたが、第３実施形態では正相となる第１励磁コイル３１に対して逆相となる第２励磁コイル３２に、調整用コイル４１とこれに直列に接続される抵抗４２を備えている。調整用コイル４１は閉じた回路として構成されている。

調整用コイル４１は、第１励磁コイル３１及び第２励磁コイル３２とは別の層に形成されて、第２励磁コイル３２に重ねられ、抵抗４２が接続されている。この場合、第２励磁コイル３２に励磁信号を入力することにより発生する交番磁界を打ち消す（弱める）ように、調整用コイル４１に誘導電流が流れるため、第１結合部分Ｃ１に比べて第２結合部分Ｃ２の方が結合は弱くなる。この結果、第１実施形態と同様に第１検出コイル２１の出力に対してオフセット効果が得られる。第３検出コイル２３でも第１検出コイル２１と同様の結果が得られる。一方で、第２検出コイル２２及び第４検出コイル２４については、第２励磁コイル３２に調整用コイル４１が備えられる結果、第２結合部分Ｃ２に比べて第１結合部分Ｃ１の方が結合は弱くなる。つまり、第２実施形態と同様の結果が得られる。

なお、調整用コイル４１には抵抗４２を備えていることで、抵抗４２の抵抗値を変えることでも第１検出コイル２１及び第３検出コイル２３について第２結合部分Ｃ２の結合を調整することが可能である。第２検出コイル２２及び第４検出コイル２４については、第１結合部分Ｃ１の結合を調整する結果となる。よって、調整用コイル４１に取り付ける抵抗４２の抵抗値でオフセット電圧量を調整することが可能である。また、抵抗４２として、可変抵抗を用いても良い。この場合はオフセット電圧量の調整がより容易となる。

また、図８では、調整用コイル４１と抵抗４２とを直列に接続しているが、調整用コイル４１として抵抗４２を接続しないショートコイルを用いても良い。この場合、調整用コイル４１の面積や、第２励磁コイル３２に対する調整用コイル４１の位置を調整することで、オフセット電圧量を調整することが可能である。調整用コイル４１に抵抗４２を用いているのは、調整用コイル４１を形成後の調整の容易さを実現する為のものである。しかし、調整用コイル４１だけでも、第１検出コイル２１及び第３検出コイル２３について第２結合部分Ｃ２の結合を調整することが可能であるので、そのような発明の実施を妨げない。

また、第３実施形態では、第２励磁コイル３２に調整用コイル４１を設けているが、第１励磁コイル３１と第３励磁コイル３３に調整用コイル４１を設ける構成でも良い。この場合、第１励磁コイル３１側に設ける調整用コイル４１と第３励磁コイル３３側に設ける調整用コイル４１とで、抵抗４２の抵抗の値を変更することができるので、それぞれオフセットの量を調整できるメリットがある。

次に、本発明の第４の実施形態について、図を用いて説明する。第４実施形態は第１実施形態と同様の構成だが、ステータ９のレイアウトが若干異なるので、その点について説
明をする。

図１０に、第４実施形態のステータ９の模式図を示す。第１実施形態の図３に対応する。第４実施形態では、第１検出コイル２１の左辺と第１励磁コイル３１との距離と、第１検出コイル２１の右辺と第２励磁コイル３２との距離は同じであるが、代わりに第１励磁コイル３１よりも第２励磁コイル３２に対する励磁電圧を低くしている。こうすることで、第１結合部分Ｃ１と比べて第２結合部分Ｃ２の結合が弱くなり、結果的に第１検出コイル２１の出力電流に対してオフセット効果を得ることができる。第３検出コイル２３に対しても同様の効果が得られる。

なお、第２検出コイル２２及び第４検出コイル２４については、第３励磁コイル３３よりも第２励磁コイル３２に対する励磁電圧が低くなるよう設定されることで、オフセット効果が得られる。また、第４実施形態では、第１励磁コイル３１の励磁電圧を高くしているが、第２励磁コイル３２の励磁電圧を高くする構成でも、同様の効果が期待出来る。

以上において、実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。例えば、第１実施形態乃至第４実施形態において、ロータパターン１３を２列、即ち外周パターン１３Ａと内周パターン１３Ｂに分けて配置しているが、これは複列でなく単列にした場合にも本発明の適用が可能である。この場合は、検出コイル２０及び励磁コイル３０の配置も、単列となり、第１検出コイル２１、第２検出コイル２２、第３検出コイル２３及び第４検出コイル２４は一列に並ぶ様に配置され、第１励磁コイル３１、第２励磁コイル３２及び第３励磁コイル３３についても一列に並ぶ様に配置される。検出コイル２０と励磁コイル３０が重ねられる構成は同じである。

なお、第１実施形態乃至第４実施形態に示したような構成以外にも、第１結合部分Ｃ１と第２結合部分Ｃ２のどちらか一方の起電力が、他方の起電力よりも常に大きくなるような構成であれば、本発明を実現出来るので、そのような構成を採用することを妨げない。

８ ロータリーエンコーダ
９ ステータ
１０ ロータ
１１ 磁性体部
１２ 非磁性体部
１３ ロータパターン
２０ 検出コイル
２１ 第１検出コイル
２２ 第２検出コイル
２３ 第３検出コイル
２４ 第４検出コイル
３０ 励磁コイル
３１ 第１励磁コイル
３２ 第２励磁コイル
３３ 第３励磁コイル
４１ 調整用コイル
４２ 抵抗
５０ 配線パターン
６１、６２、６３、６４ 包絡線検波器
Ｃ１ 第１結合部分
Ｃ２ 第２結合部分

Claims (5)

1. 平面状の１つの検出コイルと２つの励磁コイルを有するステータと、検出コイルの出力が入力される包絡線検波回路を有し、移動方向に磁気特性の異なる部分が交互に配置されるロータパターンを有するロータが対向するように配置された位置センサにおいて、
   前記励磁コイルである第１励磁コイルと第２励磁コイルは、前記ロータの移動方向に並べて配置され、前記第１励磁コイルと前記第２励磁コイルの巻回方向は逆向きになるよう巻回され、
   前記第１励磁コイルは、前記検出コイルの左辺と第１結合部分を構成し、
   前記第２励磁コイルは、前記検出コイルの右辺と第２結合部分を構成し、
   前記ロータパターンの移動に応じて、前記第１結合部分と前記第２結合部分での結合の大きさが変動し、
   前記励磁コイル又は前記検出コイルが、前記第１結合部分又は前記第２結合部分のどちらか一方の起電力が他方の起電力よりも常に大きくなるように構成されていること、
   を特徴とする位置センサ。
2. 請求項１に記載の位置センサにおいて、
   前記励磁コイル又は前記検出コイルの配置パターンにより、前記第１結合部分と前記第２結合部分との起電力を異ならせていることを、
   を特徴とする位置センサ。
3. 請求項１に記載の位置センサにおいて、
   前記第１励磁コイル又は前記第２励磁コイルのどちらか一方に、調整用コイルが重ねて配置され、前記第１結合部分と前記第２結合部分との起電力を異ならせていること、
   を特徴とする位置センサ。
4. 請求項３に記載の位置センサにおいて、
   前記調整用コイルに調整用の抵抗器が直列に接続されていること、
   を特徴とする位置センサ。
5. 請求項１に記載の位置センサにおいて、
   前記第１励磁コイル及び前記第２励磁コイルに入力される励磁信号の振幅を異ならせることで、前記第１結合部分と前記第２結合部分との起電力を異ならせていること、
   を特徴とする位置センサ。

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