JP5098087B2

JP5098087B2 - 回転角度検出装置

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Publication number: JP5098087B2
Application number: JP2008012031A
Authority: JP
Inventors: 良巳菊池; 匡史岡田; 重夫関; 完治北沢; 尚史三村
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2008-01-22
Filing date: 2008-01-22
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2028-01-22
Also published as: JP2009174925A

Description

本発明は、回転角度検出装置に関し、特にいわゆる可変リラクタンス型の回転角度検出装置に関する。

従来、この種の回転角度検出装置は、レゾルバと、Ｒ／Ｄ（レゾルバ／デジタル）変換器とを備える。レゾルバは、ステータ及びロータを有し、ステータに対するロータの回転位置によってステータとロータとの間の相互インダクタンスが変化することを利用して、ステータに対するロータの回転角度に応じた出力信号を出力する。Ｒ／Ｄ変換器は、レゾルバからの出力信号をデジタル信号に変換する。これにより、回転角度検出装置は、ステータに対するロータの回転位置に応じたデジタル信号を出力することができる。

図１３は、従来のレゾルバを説明するために示す図である。図１３（ａ）は従来のレゾルバの構造を示す図であり、図１３（ｂ）は従来のレゾルバからの出力電圧を示す図である。

従来のレゾルバ８００は、図１３（ａ）に示すように、１相の励磁巻線８０４及び２相の出力巻線（ＳＩＮ出力巻線８０６及びＣＯＳ出力巻線８０７）が突極８０３に巻回されたステータ８０１と、ステータ８０１に対して回転自在に設けられたロータ８０５とを備える可変リラクタンス型のレゾルバである。ロータ８０５は、鉄心のみで巻線を有しない偏心ロータであり、ロータ８０５とステータ８０１との間のギャップパーミアンスが回転角度θに対して正弦波状に変化する。このため、従来のレゾルバ８００によれば、図１３（ｂ）に示すように、上記したギャップパーミアンスを測定することにより回転角度を高精度で検出することができる。

図１４は、従来のレゾルバを説明するために示す図である。図１４（ａ）は従来のレゾルバの構造を示す図であり、図１４（ｂ）は従来のレゾルバの各スロットにおける巻線構造を説明するために示す図である。

従来のレゾルバ９００は、図１４（ａ）に示すように、１相の励磁巻線９０４及び２相の出力巻線（ＳＩＮ出力巻線９０６及びＣＯＳ出力巻線９０７（図１４（ａ）では図示せず。））が突極９０３に巻回されたステータ９０１と、ステータ９０１に対して回転自在に設けられたロータ９０５とを備える可変リラクタンス型のレゾルバである。ロータ９０５は、鉄心のみで巻線を有しない偏心ロータであり、従来のレゾルバ８００の場合と同様に、ロータ９０５とステータ９０１との間のギャップパーミアンスが回転角度θに対して正弦波状に変化する。このため、従来のレゾルバ９００によれば、図１４（ｂ）に示すように、上記したギャップパーミアンスを測定することにより回転角度を高精度で検出することができる。

また、従来のレゾルバ９００においては、２相の出力巻線（ＳＩＮ出力巻線９０６及びＣＯＳ出力巻線９０７）が各スロット９０２に１スロットピッチ（スロット飛びを伴うことなく、各スロットに順次巻線を入れる状態）で巻回されており（図１４（ａ）では図示せず。）、さらに、図１４（ｂ）に示すように、その誘起電圧分布が各々正弦波分布となるように分布巻き（その巻線の巻き数（量）も正弦波分布状となる。）されている。

このため、従来のレゾルバ９００によれば、出力電圧に含まれている低次から高次にわたる高周波次数を低減させることにより、回転角度の検出精度を向上することができる。

回転角度検出装置は、以上のような構成を有するレゾルバからの出力信号をデジタル信号に変換し、変換後のデジタル信号を出力することができる。

特開平８−１７８６１１号公報

しかしながら、従来の回転角度検出装置のレゾルバにおいては、回転角度の検出精度を高めるためには、励磁巻線や出力巻線を精度良く巻回する必要があるため、回転角度の検出精度の向上には限界がある。また、回転角度検出装置のレゾルバは、信号の伝搬環境が良くない環境に配置されるため、たとえレゾルバの励磁巻線や出力巻線を精度良く巻回したとしても、レゾルバからの出力信号が信号線を介してＲ／Ｄ変換器に伝送する際にノイズ等で出力信号の信頼性が低下し、回転角度の検出精度の向上には限界がある。

本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、より一層の回転角度の検出精度の向上を図ることができる回転角度検出装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、非磁性材料からなる支持基板上に所与の間隔を置いて配置されそれぞれが巻線部材を備える複数のステータコアを有するステータと、前記ステータに対して回転自在に設けられるロータと、前記ロータの回転に応じて変化する前記巻線部材の出力信号をデジタル信号に変換する変換器とを含み、前記変換器が、前記支持基板に搭載されている回転角度検出装置に関係する。

本発明によれば、ステータ及びロータを備え、ステータに対するロータの回転角度に応じて変化する出力信号を、変換器によりデジタル信号に変換する場合に、該変換器を、ステータを構成するステータコアを備える支持基板に搭載して一体化する構成を採用したので、回転角度に応じた出力信号がノイズ等の影響を大幅に削減することができる。これにより、出力信号を受け取る変換器において、インピーダンス整合のための付加回路を不要にする構成を採用することができるようになる。

或いは、本発明に係る回転角度検出装置の設計段階において、出力信号を伝送する信号線のインピーダンス特性がわかるので、このインピーダンス特性に応じた整合回路を変換器に作り込むことで、低コストで、信頼性を備え、且つ高精度な回転角度の検出精度を得ることができるようになる。

また本発明に係る回転角度検出装置では、前記ロータは、その外形輪郭線の径が周期的に変化する形状を有することができる。

本発明によれば、各ステータコアの巻線部材の巻線数を変化させる構成が不要となり、各ステータコアの巻線部材の巻線数を一定にすることができるようになる。これにより、巻線の精度に起因した検出精度の劣化をなくすことができるようになる。

また本発明に係る回転角度検出装置では、前記支持基板は、平面視において、所与の角度範囲を切り欠いた略Ｃ字状の形状を有していてもよい。

本発明によれば、製造工程においてロータを組み込む際に、製造工程の制約がなくなり、例えば横方向からロータを挿入させることができるようになり、製造工程の自由度が高くなり、製造工程の低コスト化を図ることができるようになる。

また本発明に係る回転角度検出装置では、前記支持基板は、前記変換器の搭載領域の周囲の少なくとも一部に、シールド領域が設けられてもよい。

本発明によれば、変換器に対する各ステータコアの巻線部材の電磁気的な影響を少なくすることができ、回転角度の検出精度を向上させることができるようになる。

また本発明に係る回転角度検出装置では、前記支持基板は、渦巻き状の導電層が各ステータコアの巻線磁芯に巻回されるように形成されたコイル部を有する基板が複数積層された多層基板であり、各層のコイル部が、スルーホールを介して電気的に接続され、前記多層基板の最上層の基板に、前記変換器が搭載されてもよい。

本発明によれば、励磁巻線の巻線数や出力巻線の巻線数を積層させる基板の数で調整することができ、巻線比を容易に調整することができるようになる。

また本発明に係る回転角度検出装置では、前記変換器が搭載される基板を除く他の層の基板は、前記変換器の搭載領域に対応したシールド領域を有することができる。

本発明によれば、変換器に対する各ステータコアの巻線部材の電磁気的な影響を少なくすることができ、より一層、回転角度の検出精度を向上させることができるようになる。

また本発明に係る回転角度検出装置では、前記複数のステータコアを構成する各ステータコアは、上部固定子板と、下部固定子板と、前記上部固定子板及び前記下部固定子板を連結し、その外側に励磁巻線及び出力巻線からなる前記巻線部材が巻装される巻線磁芯とを含み、前記上部固定子板及び前記下部固定子板は、磁気間隙を残して、前記ロータの外周領域の一部を両側から挟み込むように設けられてもよい。

本発明においては、ステータコアの上部固定子板及び下部固定子板の隙間にロータが挿入されるため、ロータの回転により、上面視においてロータとステータコアの重なり合う面積が変化し、ステータ内に形成される磁路を通る磁束が変化して出力信号が変化する。従って、本発明によれば、上記のいずれかの発明による効果に加えて、回転角度検出装置を偏平型の構造にできるため、回転角度検出装置の実装の自由度を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成のすべてが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

以下では、本発明に係る実施形態における回転角度検出装置を構成するレゾルバが、１相励磁２相出力型であるものとして説明するが、本実施形態はこれに限定されるものではない。

図１は、本発明に係る実施形態における回転角度検出装置の構成例の機能ブロック図を表す。

本実施形態における回転角度検出装置１は、レゾルバ１０と、Ｒ／Ｄ変換器（広義には変換器、変換装置）５００とを含む。レゾルバ１０は、ステータ及び該ステータに対して回転可能に設けられたロータとを含み、１相の励磁信号Ｒ１、Ｒ２により励磁された状態で、ステータに対するロータの回転角度に応じた２相の出力信号Ｓ１〜Ｓ４を出力する。Ｒ／Ｄ変換器５００は、レゾルバ１０に対する励磁信号Ｒ１、Ｒ２を生成すると共に、レゾルバ１０からの２相の出力信号Ｓ１〜Ｓ４に対応したデジタル信号を生成し、シリアルデータ又はパラレルデータとして出力する。

図２は、本実施形態における回転角度検出装置１の斜視図を表す。図２では、本実施形態における回転角度検出装置１を構成するレゾルバ１０のロータの軸倍角が４Ｘであるものとして説明する。
図３は、本実施形態における回転角度検出装置１の上面図を表す。図３において、図２と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。

回転角度検出装置１は、ステータ１００と、ステータ１００に対して回転自在に配設されたロータ１６０とを備えたレゾルバ１０を有する。

ステータ１００は、非磁性材料からなる輪状（又は図２に示すように、その一部を切り欠いた略Ｃ字状）の支持基板上に所与の間隔（所与の角度間隔）を置いて配置されそれぞれが巻線部材を備える複数のステータコアを有する。ステータコアは、磁性材料からなる。図２では、２相の出力信号を出力するため、ステータ１００は、４つのステータコア１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ、１６２ｄを有するが、ステータコア数に本発明が限定されるものではない。

ロータ１６０は、磁性材料からなり、上面視においてその外形輪郭線の径が周期的に変化する形状を有している。図２では、軸倍角が４Ｘであるため、ロータ１６０の外形輪郭線の径の変化が４周期となる形状を有している。

ステータ１００は、輪状（又は図２に示すように、その一部を切り欠いた略Ｃ字状）の支持体２００を有し、支持体２００にステータコア１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ、１６２ｄが固定される。本実施形態におけるステータコアの巻線部材は、ステータコアを構成する巻線磁芯の外側に巻装されるシート状のコイル部であり、ステータコア１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ、１６２ｄのコイル部１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃ、１７２ｄが非磁性材料からなる輪状（又は図２に示すように、その一部を切り欠いた略Ｃ字状）の支持基板１８０上に形成される。

更に、これらのコイル部が形成される支持基板１８０上には、Ｒ／Ｄ変換器５００が搭載されている。より具体的には、支持基板１８０上に、Ｒ／Ｄ変換器５００の機能を実現する集積回路装置の端子が支持基板１８０に形成された導電性の配線パターンと電気的に接続された状態で搭載される。

レゾルバ１０では、支持体２００が、支持基板１８０を支持する。支持基板１８０は、渦巻き状の導電層が各ステータコアの巻線磁芯に巻回されるように形成されたコイル部を有する基板が複数積層された多層基板である。そして、各層のコイル部が、スルーホールを介して電気的に接続される。巻線部材は、励磁巻線用のコイル部と、出力巻線用のコイル部とを含む。こうすることで、励磁巻線の巻線数や出力巻線の巻線数を積層させる基板の数で調整することができ、巻線比を容易に調整することができるようになる。

また、この支持基板１８０は、図３に示すように、Ｒ／Ｄ変換器（より具体的には、Ｒ／Ｄ変換器と回路素子）５００の搭載領域の周囲の少なくとも一部に、シールド領域が設けられ、巻線部材との間の電磁気的な影響をできるだけ少なくしている。

なお、支持基板１８０は、図２又は図３に示すように、平面視において、所与の角度範囲を切り欠いた略Ｃ字状の形状を有していることが望ましい。こうすることで、レゾルバ１０の製造工程においてロータ１６０を組み込む際に、製造工程の制約がなくなり、例えば横方向からロータ１６０を挿入させることができるようになる。これにより、製造工程の自由度が高くなり、製造工程の低コスト化を図ることができるようになる。

また、図３に示すように、レゾルバ１０は、取り付け孔２２０により図示しない固定板に固定され、回転角度検出装置を搭載する装置に取り付け可能に構成されている。

図４は、本実施形態におけるステータコアの斜視図を表す。ただし、図４では、支持基板１８０を構成する多層基板のうち１層の基板のみ図示している。
図５は、図４のステータコアの別の斜視図を表す。図４及び図５では、ステータコア１６２ａの構成例を示すが、ステータコア１６２ｂ、１６２ｃ、１６２ｄも同様に構成することができる。

ステータコア１６２ａは、上部固定子板１９６ａ、下部固定子板１９０ａ、巻線磁芯１９４ａを含む。図４では、上部固定子板１９６ａの図示を省略している。巻線磁芯１９４ａは、上部固定子板１９６ａ及び下部固定子板１９０ａを連結し、その外側に励磁巻線及び出力巻線からなる巻線部材が巻装される。図４では、巻線部材は、支持基板１８０に形成されたコイル部である。そして、図５に示すように、上部固定子板１９６ａ及び下部固定子板１９０ａの先端部の相対向する内側の面にはそれぞれ突起部１９８ａ、１９２ａが一体的に形成されている。

図６は、図５のＡ−Ａ線断面図の模式的に表す。図６において、図３、図４又は図５と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。

図６に示すように、支持体２００が、支持基板１８０を支持し、支持基板１８０は、渦巻き状の導電層が各ステータコアの巻線磁芯に巻回されるように形成されたコイル部を有する基板が複数積層された多層基板である。そして、突起部１９８ａ、１９２ａが対向する空隙に、ロータ１６０が挿入される。即ち、上部固定子板１９６ａ及び下部固定子板１９０ａは、磁気間隙を残して、ロータ１６０の外周領域の一部を両側から挟み込むように設けられている。

本実施形態によれば、ロータ１６０の外形輪郭線の径が周期的に変化する形状を有しており、ステータコアの上部固定子板及び下部固定子板の隙間に挿入されるため、ロータ１６０の回転により、上面視においてロータ１６０とステータコアの重なり合う面積が変化し、ステータ１００内に形成される磁路を通る磁束が変化して出力信号が変化する。従って、各ステータコアの巻線部材の巻線数を変化させる構成が不要となり、各ステータコアの巻線部材の巻線数を一定にすることができるようになる。

また、本実施形態によれば、回転角度検出装置を偏平型の構造にできるため、回転角度検出装置の実装の自由度を高めることができる。

また、このような構成において、ロータ１６０を回転させることで、ステータ１００内に形成される磁路を通る磁束が突起部１９８ａ、１９２ａに集中して通りやすくなり、磁束の漏洩を少なくすることができる。従って、より一層、回転角度の検出精度を向上させることができるようになる。

図７は、本実施形態におけるレゾルバ１０の励磁巻線の説明図を表す。
図８は、本実施形態におけるレゾルバ１０の出力巻線の説明図を表す。

本実施形態におけるレゾルバ１０では、図７及び図８に示す向きの渦巻き状の導電層からなるコイル部が設けられた基板を複数重ね合わせて実装される。そして、支持基板１８０を構成する多層基板のいずれかの基板に、励磁巻線としてのコイル部や出力巻線としてのコイル部が設けられる。図７及び図８では、多層基板を構成する１つの基板を模式的に表している。

図９は、多層基板を構成する１つの基板の平面図を表す。
図１０は、多層基板を構成する別の基板の平面図を表す。

図９及び図１０に示す基板には、各ステータコアの外側に巻装されるコイル部が形成されている。図９及び図１０に示す基板のように、多層基板を構成する各基板は、その平面形状がほぼ同じである。多層基板を構成する複数の基板のうち、最上層の基板には、図９に示すようにＲ／Ｄ変換器５００が搭載されている。Ｒ／Ｄ変換器５００は、この基板にて、各ステータコアの励磁巻線や出力巻線と電気的に接続される。そして、この基板には、Ｒ／Ｄ変換器５００の搭載領域４１０の周囲（該周囲の少なくとも一部）にシールド領域４２０が設けられている。このシールド領域４２０は、各ステータコアの励磁巻線や出力巻線の電磁気的な影響を少なくするように設けられている。シールド領域４２０には、導電パターンが形成されており、所与の接地電位に電圧が印加されている。

なお、多層基板を構成する複数の基板のうち、例えば最上層及び最下層の基板に励磁巻線として機能するコイル部が形成され、最上層及び最下層の間の中間層の基板に出力巻線として機能するコイル部が形成される。この場合、Ｒ／Ｄ変換器５００は、励磁巻線として機能するコイル部が形成された基板に搭載される。

また、多層基板を構成する複数の基板のうち、Ｒ／Ｄ変換器５００が搭載される基板を除く他の層の基板は、Ｒ／Ｄ変換器の搭載領域４１０に対応したシールド領域４３０を有する。即ち、図１０に示すように、図９の基板と重ね合わせたときに図９の基板のＲ／Ｄ変換器５００の搭載領域４１０の下層領域に、シールド領域４３０が設けられる。シールド領域４３０は、上面視において、図９の基板のＲ／Ｄ変換器５００の搭載領域４１０の全体と重複する領域であることが望ましい。これにより、Ｒ／Ｄ変換器５００と、各ステータコアの励磁巻線や出力巻線の電磁気的な影響をより一層少なくすることができるようになる。

図１１は、本実施形態におけるＲ／Ｄ変換器５００の機能ブロック図を表す。

Ｒ／Ｄ変換器５００は、差動増幅器ＤＩＦ１、ＤＩＦ２、乗算器ＭＵＬ１〜ＭＵＬ３、加算器ＡＤＤ１、ループフィルタ５０２、バイポーラＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator)５０４、アップダウンカウンタ５０６、読み出し専用メモリ（Read Only Memory）５０８、デジタルアナログ変換器ＤＡＣ１、ＤＡＣ２、出力処理回路５１０、信号発生回路５１２を含む。

信号発生回路５１２は、励磁信号Ｒ１、Ｒ２を生成し、レゾルバ１０に対する励磁信号Ｅ_{Ｒ１−Ｒ２}を出力する。次式において、Ｖ_Ｅは振幅電圧であり、ω_０は周波数、ｔは時間である。

このような励磁信号で例示された状態で、レゾルバ１０は、回転角度θ（ｔ）に応じた２相の出力信号を出力する。２相の出力信号のうち出力信号Ｓ１、Ｓ３の差分Ｅ_{Ｓ１−Ｓ３}は、次式のように表される。また、２相の出力信号のうち出力信号Ｓ２、Ｓ４の差分Ｅ_{Ｓ２−Ｓ４}は、次式のように表される。次式において、Ｋは変圧比である。

差動増幅器ＤＩＦ１は、レゾルバ１０からの第１相の出力信号Ｓ１、Ｓ３の差分を増幅し、増幅後の信号Ｅ_{Ｓ１−Ｓ３}を出力する。差動増幅器ＤＩＦ２は、レゾルバ１０からの第２相の出力信号Ｓ２、Ｓ４の差分を増幅し、増幅後の信号Ｅ_{Ｓ２−Ｓ４}を出力する。

ＲＯＭ５０８には、任意の角度φ（ｔ）に対応するｓｉｎ信号及びｃｏｓ信号のデジタル値が格納されており、デジタルアナログ変換器ＤＡＣ１は、角度φ（ｔ）に対応するｓｉｎ信号のアナログ値を出力し、デジタルアナログ変換器ＤＡＣ２は、角度φ（ｔ）に対応するｃｏｓ信号のアナログ値を出力する。従って、乗算器ＭＵＬ１、ＭＵＬ２は、それぞれ次式のような信号Ｖ１、Ｖ２を出力する。

そして、加算器ＡＤＤ１は、乗算器ＭＵＬ１、ＭＵＬ２により生成された信号Ｖ１、Ｖ２を用いて、信号Ｖ３（＝Ｖ１−Ｖ２）を生成する。その結果、加算器ＡＤＤ１は、次式のような信号Ｖ３を出力する。次式において、「ｓｉｎω_０ｔ」を「−ｃｏｓ（ω_０ｔ＋π／２）」に変換している。

次に、信号Ｖ３は、乗算器ＭＵＬ３を用いて同期検波を行う。同期検波は、信号発生回路５１２によって生成されたｃｏｓ（ω_０ｔ＋π／２）を信号Ｖ３に乗算することで得られる信号Ｖ４を生成する。信号Ｖ４は、次式のように表される。

ループフィルタ５０２は、信号Ｖ４の高周波成分をカットした信号Ｖ５を出力する。これにより、信号Ｖ５は、上式においてｃｏｓ項が高周波成分としてカットされた結果、次式のようになる。

バイポーラＶＣＯ５０４は、ループフィルタ５０２の出力信号である信号Ｖ５の絶対値に比例した周波数を有するパルス信号と、信号Ｖ５の極性に対応した極性信号を出力する。アップダウンカウンタ５０６は、バイポーラＶＣＯ５０４からの極性信号が正極性を示しているときパルス信号のアクティブ期間にアップカウントを行い、バイポーラＶＣＯ５０４からの極性信号が負極性を示しているときパルス信号のアクティブ期間にダウンカウントを行う。このアップダウンカウンタ５０６のカウント値は、角度φ（ｔ）のデジタル値となる。

上述のようにＲＯＭ５０８は、角度φ（ｔ）に応じたｓｉｎ信号のデジタル値とｃｏｓ信号のデジタル値を出力する。このように角度φ（ｔ）がθ（ｔ）に応じて変化することを利用して、出力処理回路５１０は、角度φ（ｔ）のデジタル値（デジタル信号）をシリアルクロックＳＣＫに同期したシリアルデータとして出力したり、パラレルデータとして出力したりする。

以上のように、Ｒ／Ｄ変換器５００の出力値であるシリアルデータ又はパラレルデータに基づいて、後段の処理回路はレゾルバ１０の回転角度に応じた処理を行うことができる。

本実施形態によれば、レゾルバ１０とＲ／Ｄ変換器５００とを一体化する構成を採用したので、レゾルバ１０の回転角度θに応じた２相の出力信号がノイズ等の影響を大幅に削減することができる。これにより、従来ではレゾルバからの信号を受け取るＲ／Ｄ変換器に必須となるインピーダンス整合のための付加回路を不要にすることができる。

或いは、本実施形態の回転角度検出装置１の設計段階において、レゾルバ１０からの信号を伝送する信号線のインピーダンス特性がわかるので、このインピーダンス特性に応じた整合回路を作り込むことで、低コストで、信頼性を備え、且つ高精度な回転角度の検出精度を得ることができるようになる。

なお、Ｒ／Ｄ変換器５００の構成及び処理の内容に、本発明が限定されるものではない。本発明に係るＲ／Ｄ変換器は、レゾルバ１０からの信号をデジタル信号（デジタル値）に変換するものであればよい。

また、本実施形態における多層基板を構成する基板の平面形状が、図９又は図１０に示す形状である必要はなく、本発明は、多層基板を構成する基板の形状に限定されるものではない。

図１２は、図９の基板の別の形状の一例を示す平面図を表す。図１２において、図９と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施形態における多層基板を構成する基板は、図１２に示すように、Ｒ／Ｄ変換器５００の搭載領域を設けるために突出領域を設ける必要はなく、基板に形成されるコイル部の隙間の領域にＲ／Ｄ変換器５００の搭載領域が設けられてもよい。この場合、基板上に形成されるコイル部からの距離がほぼ等距離となる領域に、Ｒ／Ｄ変換器５００の搭載領域が設けられることが望ましい。こうすることで、Ｒ／Ｄ変換器５００と各コイル部とを電気的に接続する信号線の負荷がほぼ同一となるので、負荷の違いに起因した設計が不要になると共に、信頼性を向上させて検出精度の向上が容易となる。

以上、本発明に係る回転角度検出装置を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。

（１）上記の実施形態では、回転角度検出装置を構成するレゾルバが、１相励磁２相出力型であるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。上記の実施形態における回転角度検出装置を構成するレゾルバが、励磁信号が１相以外の相を有する信号であったり、出力信号が２相以外の相を有する信号であってもよい。

（２）上記の実施形態では、回転角度検出装置を構成するレゾルバのロータの軸倍角が４Ｘであるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。上記の実施形態におけるレゾルバのロータの軸倍角が、例えば１Ｘ、５Ｘ、７Ｘ等の４Ｘ以外のものであっても良い。

（３）上記の実施形態におけるレゾルバにおいて、巻線部材としてシート状のコイルを例に説明しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、巻線部材として、支持基板に導電層が渦巻き状に形成されたものであってもよいし、支持基板に、いわゆるシート状コイルを搭載して形成されたものであってもよい。

（４）上記の実施形態におけるレゾルバが、ロータの両面をステータコアで挟み込み、ロータの回転により上面視においてステータコアとロータとが重なり合う面積が変化するようにし、この面積の変化に応じて出力信号が変化するものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ロータの回転により、ロータの表面とステータの表面との間の隙間が変化するようにし、この隙間の変化に応じて出力信号が変化するレゾルバにも本発明を適用できる。

本発明に係る実施形態における回転角度検出装置の構成例の機能ブロック図。本実施形態における回転角度検出装置の斜視図。本実施形態における回転角度検出装置の上面図。本実施形態におけるステータコアの斜視図。図４のステータコアの別の斜視図。図５のＡ−Ａ線断面図の模式的に示す図。本実施形態におけるレゾルバの励磁巻線の説明図。本実施形態におけるレゾルバの出力巻線の説明図多層基板を構成する１つの基板の平面図。多層基板を構成する別の基板の平面図本実施形態におけるＲ／Ｄ変換器の機能ブロック図。図９の基板の別の形状の一例を示す平面図。図１３（ａ）は従来のレゾルバの構造を示す図。図１３（ｂ）は従来のレゾルバからの出力電圧を示す図。図１４（ａ）は従来のレゾルバの構造を示す図。図１４（ｂ）は従来のレゾルバの各スロットにおける巻線構造を説明するために示す図。

符号の説明

１…回転角度検出装置、１０…レゾルバ、１００…ステータ、１６０…ロータ、
１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ、１６２ｄ…ステータコア、
１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃ、１７２ｄ…コイル部、１８０…支持基板、
１９０ａ…下部固定子板、１９２ａ、１９８ａ…突起部、１９４ａ…巻線磁芯、
１９６ａ…上部固定子板、２００…支持体、４１０…搭載領域、
４２０，４３０…シールド領域５００…Ｒ／Ｄ変換器、５０２…ループフィルタ、
５０４…バイポーラＶＣＯ、５０６…アップダウンカウンタ、５０８…ＲＯＭ、
５１０…出力処理回路、５１２…信号発生回路、ＡＤＤ１…加算器、
ＤＡＣ１，ＤＡＣ２…デジタルアナログ変換器、ＤＩＦ１，ＤＩＦ２…差動増幅器、
ＭＵＬ１，ＭＵＬ２，ＭＵＬ３…乗算器

Claims

非磁性材料からなる支持基板上に所与の間隔を置いて配置されそれぞれが巻線部材を備える複数のステータコアを有するステータと、
前記ステータに対して回転自在に設けられるロータと、
前記ロータの回転に応じて変化する前記巻線部材の出力信号をデジタル信号に変換する変換器とを含み、
前記支持基板は、
渦巻き状の導電層が各ステータコアの巻線磁芯に巻回されるように形成されたコイル部を有する基板が複数積層された多層基板であり、各層のコイル部が、スルーホールを介して電気的に接続され、
前記多層基板の最上層の基板に、前記変換器が搭載されることを特徴とする回転角度検出装置。
請求項１において、
前記ロータは、
その外形輪郭線の径が周期的に変化する形状を有することを特徴とする回転角度検出装置。
請求項１又は２において、
前記支持基板は、
平面視において、所与の角度範囲を切り欠いた略Ｃ字状の形状を有していることを特徴とする回転角度検出装置。
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記支持基板は、
前記変換器の搭載領域の周囲の少なくとも一部に、シールド領域が設けられることを特徴とする回転角度検出装置。
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記変換器が搭載される基板を除く他の層の基板は、
前記変換器の搭載領域に対応したシールド領域を有することを特徴とする回転角度検出装置。
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記複数のステータコアを構成する各ステータコアは、
上部固定子板と、
下部固定子板と、
前記上部固定子板及び前記下部固定子板を連結し、その外側に励磁巻線及び出力巻線からなる前記巻線部材が巻装される巻線磁芯とを含み、
前記上部固定子板及び前記下部固定子板は、
磁気間隙を残して、前記ロータの外周領域の一部を両側から挟み込むように設けられていることを特徴とする回転角度検出装置。