JP5249289B2 - Rotational position sensor - Google Patents
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Description
この発明は、ロータ平板とステータ平板が対向して設けられ、前記ロータ平板の回転動作変位を検出する電磁誘導式の回転位置センサに関する。 The present invention relates to an electromagnetic induction type rotational position sensor in which a rotor flat plate and a stator flat plate are provided facing each other and detects a rotational movement displacement of the rotor flat plate.
従来、この種の技術として、各分野で広く用いられている回転位置センサが挙げられる。自動車用エンジンでは、その回転速度や回転位相を検出するために、回転位置センサの一つであるクランク角センサが使われている。この種のクランク角センサとして、下記の特許文献1にその一例が記載されている。
クランク角センサの代表的なものとして、マグネチックピックアップを用いたものが知れている。その代表的な使われ方は、回転軸に設けられたギア状の磁性材に対向して磁石とコイルで構成されたマグネチックピックアップを置き、このピックアップと磁性材との空隙距離が変化することでマグネチックピックアップから電圧波形を出力するようになっている。この方式の問題点は、マグネチックピックアップの先端の磁束の先鋭化に限界があり、ギア状磁性材の歯数を増やすことにも限界があって、角度分解能が制限されることであった。
Conventionally, as this type of technology, there is a rotational position sensor widely used in each field. In an automobile engine, a crank angle sensor, which is one of rotational position sensors, is used to detect the rotational speed and rotational phase. An example of this type of crank angle sensor is described in
As a typical crank angle sensor, a sensor using a magnetic pickup is known. The typical usage is that a magnetic pickup composed of a magnet and a coil is placed opposite the gear-shaped magnetic material provided on the rotating shaft, and the gap distance between this pickup and the magnetic material changes. The voltage waveform is output from the magnetic pickup. The problem with this method is that there is a limit to sharpening the magnetic flux at the tip of the magnetic pickup, and there is a limit to increasing the number of teeth of the gear-like magnetic material, which limits the angular resolution.
一方近年、クランク角センサにおいては、排ガス規制等の環境問題に対応する必要から、クランク角によりエンジンを高い精度で制御することが望まれている。そのため、クランク角の相対的な位置のみならず、絶対的な基準位置(Z相信号)を検出するが望まれている。
特許文献2には、基準位置(Z相信号)を検出するために、励磁コイルと検出コイルの内側に指標パターンを設けることが記載されている。
On the other hand, in recent years, in a crank angle sensor, since it is necessary to cope with environmental problems such as exhaust gas regulations, it is desired to control the engine with high accuracy by the crank angle. Therefore, it is desired to detect not only the relative position of the crank angle but also the absolute reference position (Z-phase signal).
しかしながら、特許文献2の技術では、基準位置(Z相信号)を検出することはできるが、内側に指標パターンを設ける必要があるため、励磁コイルや検出コイルを小さくすることができず、全体としてクランク角センサを小型化できない問題があった。
However, in the technique of
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、基準位置(Z相信号)を検出することができると同時に、小型化した回転位置センサを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a rotational position sensor that can detect a reference position (Z-phase signal) and is downsized.
上記目的を達成するために、本発明の回転位置センサは、次のような構成を有している。
(1)ロータ平板とステータ平板が対向して設けられ、前記ロータ平板の回転動作変位を検出する電磁誘導式の回転位置センサにおいて、ロータ平板の外周部につづら折り状の励磁コイルが形成され、内周部にロータ側ロータリィトランスが形成されていること、ステータ平板の外周部に、つづら折り状の検出コイルが形成され、内周部にステータ側ロータリィトランスが形成されていること、励磁コイルのつづら折りパターンが、欠歯部を有すること、検出コイルの一部に切欠き部を形成し、切欠き部に基準信号検出コイルを設けていること、ステータ側ロータリィトランス及び前記ロータ側ロータリィトランスを介して、前記励磁コイルに高周波信号を励磁する高周波励磁回路を有すること、を特徴とする。
In order to achieve the above object, the rotational position sensor of the present invention has the following configuration.
(1) In an electromagnetic induction type rotational position sensor in which a rotor flat plate and a stator flat plate are provided to face each other and detect a rotational movement displacement of the rotor flat plate, a folded exciting coil is formed on the outer periphery of the rotor flat plate, The rotor-side rotary transformer is formed on the periphery, the zigzag detection coil is formed on the outer periphery of the stator plate, the stator-side rotary transformer is formed on the inner periphery, and the excitation coil The zigzag folding pattern has a toothless part, a notch part is formed in a part of the detection coil, a reference signal detection coil is provided in the notch part, the stator-side rotary transformer and the rotor-side rotary transformer And a high-frequency excitation circuit for exciting a high-frequency signal to the excitation coil.
(2)(1)に記載する回転位置センサにおいて、前記欠歯部は、前記つづら折りパターンの1周期分であること、前記基準信号検出コイルが、前記つづら折りパターンの半周期分であること、を特徴とする。
(3)(1)または(2)に記載する回転位置センサにおいて、前記基準信号検出コイルが、渦巻き状パターンを有していること、を特徴とする。
(4)(1)乃至(3)に記載する回転位置センサのいずれか1つにおいて、前記高周波信号が、500kHz以上であること、を特徴とする。
(2) In the rotational position sensor described in (1), the missing tooth portion is for one cycle of the zigzag folding pattern, and the reference signal detection coil is for a half cycle of the zigzag folding pattern. Features.
(3) In the rotational position sensor described in (1) or (2), the reference signal detection coil has a spiral pattern.
(4) In any one of the rotational position sensors described in (1) to (3), the high-frequency signal is 500 kHz or more.
上記構成を有する回転位置センサは、次のように、作用及び効果を奏する。
(1)ロータ平板とステータ平板が対向して設けられ、ロータ平板の回転動作変位を検出する電磁誘導式の回転位置センサにおいて、ロータ平板の外周部につづら折り状の励磁コイルが形成され、内周部にロータ側ロータリィトランスが形成されていること、ステータ平板の外周部に、つづら折り状の検出コイルが形成され、内周部にステータ側ロータリィトランスが形成されていること、励磁コイルのつづら折りパターンが、欠歯部を有すること、検出コイルの一部に切欠き部を形成し、切欠き部に基準信号検出コイルを設ていること、ステータ側ロータリィトランス及びロータ側ロータリィトランスを介して、励磁コイルに高周波信号を励磁する高周波励磁回路を有すること、を特徴とするので、励磁コイルや検出コイルの内側に指標パターン等を設けなくても、基準位置(Z相信号)を検出することができるため、回転位置センサ全体を小型化することができる。
ここで、例えば、全周に渡って、つづら折りパターンが45周期分のコイルを有する場合、1、2個分を欠歯させて欠歯部を設けたときに、通常の回転位置センサとしての機能は、わずかに誘起電流の発生が低下するのみであり、ほとんど影響を受けることがない。
検出コイルについても、1、2個分を欠歯させて切欠き部を形成しても、通常の回転位置センサとしての機能は、わずかに誘起電流の発生が低下するのみであり、ほとんど影響を受けることがない。
The rotational position sensor having the above-described configuration has an operation and an effect as follows.
(1) In an electromagnetic induction type rotational position sensor in which a rotor flat plate and a stator flat plate are provided to face each other and detect a rotational movement displacement of the rotor flat plate, a folded exciting coil is formed on the outer peripheral portion of the rotor flat plate, A rotor-side rotary transformer is formed on the outer periphery of the stator plate, a zigzag detection coil is formed on the outer periphery of the stator plate, a stator-side rotary transformer is formed on the inner periphery, and the excitation coil is folded The pattern has a missing tooth part, a notch part is formed in a part of the detection coil, a reference signal detection coil is provided in the notch part, via the stator side rotary transformer and the rotor side rotary transformer. The excitation coil has a high-frequency excitation circuit that excites a high-frequency signal. Without providing a chromatography emissions, etc., it is possible to detect the reference position (Z-phase signal), it is possible to miniaturize the entire rotational position sensor.
Here, for example, when the zigzag folding pattern has 45 cycles of coils over the entire circumference, the function as a normal rotational position sensor is provided when one or two teeth are missing and a missing tooth portion is provided. Only slightly reduces the generation of the induced current and is hardly affected.
Even for the detection coil, even if one or two parts are cut out to form a notch, the function as a normal rotational position sensor is only slightly reduced in the generation of the induced current, and has almost no effect. I do not receive it.
(2)(1)に記載する回転位置センサにおいて、前記欠歯部は、前記つづら折りパターンの1周期分であること、前記基準信号検出コイルが、前記つづら折りパターンの半周期分であること、を特徴とする。例えば、全周に渡って、つづら折りパターンが45周期分のコイルを有する場合、欠歯部が1周期分であれば、通常の回転位置センサとしての機能は、わずかに誘起電流の発生が低下するのみであり、ほとんど影響を受けることがない。同時に、基準信号検出コイルが、丁度半周期分なので、信号処理が容易である。すなわち、半周期より大きいか、または小さいと、複数のコンパレータで処理する等の複雑な信号処理を必要とすることになる。 (2) In the rotational position sensor described in (1), the missing tooth portion is for one cycle of the zigzag folding pattern, and the reference signal detection coil is for a half cycle of the zigzag folding pattern. Features. For example, when the zigzag folding pattern has 45 cycles of coils over the entire circumference, if the missing tooth portion is 1 cycle, the function as a normal rotational position sensor slightly reduces the generation of induced current. Only and hardly affected. At the same time, since the reference signal detection coil is just half a cycle, signal processing is easy. That is, if it is larger or smaller than a half cycle, complicated signal processing such as processing by a plurality of comparators is required.
(3)(1)または(2)に記載する回転位置センサにおいて、前記基準信号検出コイルが、渦巻き状パターンを有していること、を特徴とするので、基準信号検出コイルが半周期分の面積しかなくても、大きな検出出力を得ることができる。
(4)(1)乃至(3)に記載する回転位置センサのいずれか1つにおいて、前記高周波信号が、500kHz以上であること、を特徴とするので、高周波信号を利用することにより、検出コイルの巻線数を少なくすることができ、ロータ平板やステータ平板上につづら折りパターンを形成することで、導線を巻きつけることなく、励磁コイルや検出コイルを形成することができる。これにより、回転位置センサを小型化することができる。
(3) The rotational position sensor described in (1) or (2) is characterized in that the reference signal detection coil has a spiral pattern. Even if there is only an area, a large detection output can be obtained.
(4) In any one of the rotational position sensors described in (1) to (3), the high-frequency signal is 500 kHz or more. By using the high-frequency signal, the detection coil The number of windings can be reduced, and an exciting coil and a detection coil can be formed without winding a conducting wire by forming a spiral pattern on the rotor flat plate or the stator flat plate. Thereby, a rotation position sensor can be reduced in size.
以下、この発明の回転位置センサを「電磁誘導式ロータリィエンコーダ」に具体化した第1実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
図1に、この実施形態のロータリィエンコーダ1を概略構成図により示す。このロータリィエンコーダ1は、一例として、エンジン2のクランクシャフト3に対応して設けられ、本発発明の可動体に相当するクランクシャフト3の動作位置(回転角)を検出するために使用される。
ロータリィエンコーダ1は、表面に検出コイル12等が形成され、ハウジング5に固定されているステータ平板11と、ステータ平板11に対向してクランクシャフト3に固定され、クランクシャフト3と共に回転する、表面に励磁コイル14等が形成されたロータ平板13と、励磁コイル14に励磁信号を出力すると共に、検出コイル12から出力される検出信号を処理するためのコントローラ20とを備える。
ステータ平板11とロータ平板13とは、互いにほぼ同じ大きさの円板形状をなし、所定の間隔で対向している。ロータ平板13には、励磁コイル14等が形成されているのと反対の面の中心に、入力軸15が一体に設けられ、この入力軸15がハウジング5から突出して設けられる。入力軸15が、カップリング16を介してクランクシャフト3に一体回転可能に固定されている。
Hereinafter, a first embodiment in which the rotational position sensor of the present invention is embodied as an “electromagnetic induction type rotary encoder” will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a
The
The stator
図2に、ロータ平板13の一側面である平面に形成された励磁コイル14、ロータ側ロータリィトランス7を示す。励磁コイル14は、ロータ平板13の一側面の外周縁に沿って円環状に設けられる。励磁コイル14は、矩形に折れ曲がる「つづら折り形状のコイルパターン」により形成される。この実施形態で、「つづら折り形状のコイルパターン」は、図2に示すように、ロータ平板13の外側へ向いた、例えば「44個」の矩形部6a(鎖線楕円の中に示す。)と、隣り合う矩形部6aの間をつなぐ連結部6bとを含む。そして、図2に示すように、隣り合う1つの矩形部6aと1つの連結部6bとにより1つ分の折れ曲がりパターン6が構成される。
ここで、折れ曲がりパターン6(矩形部6a)は、本来ならば45個で構成されるのであるが、本実施の形態では1箇所、欠歯部17が設けられているため、折れ曲がりパターン6(矩形部6a)が44個となり、連結部6bが3個分連続された欠歯連結部17aが形成されている。
FIG. 2 shows the
Here, the bent pattern 6 (
本実施の形態のつづら折り形状のコイルパターンは、欠歯部17が設けられている点を除けば、本来の45個で構成される「つづら折り形状のコイルパターン」と同じ形状をしている。すなわち、折れ曲がりパターン6が配置されているピッチは、機械角では円周方向に、360度/45=8度分のピッチである言い換えると、折れ曲がりパターン6の幅は、機械角で8度分の幅である。
励磁コイル14の一端14bは、中央部に5周の渦巻状に形成されたロータ側ロータリィトランス7の一端7aに接続している。ロータリィトランス7の他端7bは、ロータ平板13の裏面において、励磁コイル14の他端14aに接続されている。すなわち、ロータ側ロータリィトランス7と励磁コイル14とは、連続するコイルとして一体に形成されている。
本実施の形態では、コイルパターンは、幅が0.3mm、厚さ0.03mmの銅製である。製造方法としては、エッチングで製造しているが、プレス打ち抜き等により製造してもよい。その場合には、厚みを適宜増加させても良い。
The zigzag folded coil pattern of the present embodiment has the same shape as the original “zigzag folded coil pattern” composed of 45 pieces, except that the
One
In the present embodiment, the coil pattern is made of copper having a width of 0.3 mm and a thickness of 0.03 mm. As a manufacturing method, it is manufactured by etching, but may be manufactured by press punching or the like. In that case, the thickness may be appropriately increased.
図3に、ステータ平板11の一表面に形成された、検出コイル12、及びステータ側ロータリィトランス8を示す。
検出コイル12は、ステータ平板11の一側面の外周縁に沿って円環状に設けられる。検出コイル12は、矩形に折れ曲がる「つづら折り形状のコイルパターン」により形成される。この実施形態で、「つづら折り形状のコイルパターン」は、図3に示すように、ステータ平板11の外側へ向いた、例えば「43個」の矩形部9a(鎖線楕円の中に示す。)と、隣り合う矩形部9aの間をつなぐ連結部9bとを含む。そして、図3に示すように、隣り合う1つの矩形部9aと1つの連結部9bとにより1つ分の折れ曲がりパターン9が構成される。
検出コイル12の形状、寸法、ピッチは、励磁コイル14と基本的に同じであり、1つ分の折れ曲がりパターン9は、機械角では円周方向に、8度分の位置を占めている。
検出コイル12の一端は、外部端子12aに接続し、他端は、外部端子12bに接続している。
FIG. 3 shows the
The
The shape, size, and pitch of the
One end of the
本来、45個で構成される「つづら折り形状のパターン」の数を43個と2個減らしているのは、減らした部分に基準信号検出コイル19を設けるためである。基準信号検出コイル19は、渦巻き状パターンであり、2巻きされている。基準信号検出コイル19の外周に位置する一端は、外部端子18aに接続している。また、内周に位置する他端は、裏面を介して端子19aに接続され、外部端子18bに接続されている。基準信号検出コイル19の外周寸法は、1つの「つづら折り形状パターン」の矩形部9aと同じ寸法である。
中央部には、ロータ平板13に形成されたロータ側ロータリィトランス7に対向して、5周の渦巻状にステータ側ロータリィトランス8が形成されている。ステータ側ロータリィトランス8の一端8aは、外部端子11に接続しており、他端8bは、裏面を介して端子10aに接続している。端子10aは、外部端子10に接続している。
The reason why the number of the “patterns of zigzag folded shape” composed of 45 is reduced to 2 by 43 is to provide the reference
A stator-side
図4に、ロータリィエンコーダ1の電気制御的構成をブロック図により示す。コントローラ20は、励磁回路21、高周波発生回路22、2個の差動アンプ23A、23B、2個のアンプ24A、24B、2個の同期検波回路25A、25B、2個のローパスフィルタ26A、26B、及び2個のコンパレータ27A、27Bを備える。
励磁回路21は、励磁コイル14を高周波信号で励磁するようになっている。高周波発生回路22は、励磁回路21に高周波信号を供給するようになっている。この高周波信号として、本実施の形態では、「2MHz」の周波数を用いている。500kHz以上の高周波信号で励磁することにより、つづら折り形状のコイルパターンのように巻線数の少ない検出回路でも、十分な誘起電圧を確保することができる。すなわち、高周波信号の各周期において発生する誘起電圧(電流)は小さいが、高い周波数により、それらが総計されるため、結果として、十分な誘起電圧を得ることができる。本出願人が実験により確認したところ、500kHz以上の高周波信号を用いると、周辺ノイズに対して十分なS/N比を得ることができた実用に適した誘起電圧を得ることができる。
検出コイル12には、差動アンプ23A、アンプ24Aを介して、同期検波回路25Aが接続している。基準信号検出コイル19には、差動アンプ23B、アンプ24Bを介して、同期検波回路25Bが接続している。同期検波回路25A、25Bには、高周波発生器22から2MHzの高周波信号が入力されている。
FIG. 4 is a block diagram showing the electrical control configuration of the
The
A
次に、上記構成を有するコントローラ20の作用について説明する。
高周波発生器22は、2MHzの高周波信号を励磁回路21に入力する。励磁回路21は、ステータ側ロータリィトランス8に2MHzの励磁信号を供給する。ステータ側ロータリィトランス8は、2MHzの高周波信号により交番磁界を発生し、発生した交番磁界により、ロータ側ロータリィトランス7に、2MHzの誘起電圧が発生する。ロータ側ロータリィトランス7に発生した誘起電圧は、励磁コイル14に流れ、励磁コイル14のコイルパターンの周囲に、2MHzの交番磁界を発生させる。同時に、全周のうち、欠歯部17においては、発生する交番磁界の分布が他の部分と異なっている。
励磁コイル14で発生した交番磁界により、検出コイル12に2MHzの誘起電圧が発生する。
Next, the operation of the
The
Due to the alternating magnetic field generated in the
図5に、角度信号の、各制御手段における出力信号の波形を示す。
検出コイル12で発生した誘起電圧は、差動アンプ23Aに送られる。差動アンプ23Aの出力信号を図5にS1で示す。検出コイル12の矩形部6a毎に、上下に大きな振幅を有する振幅波形が出力されている。この振幅波形の周波数は、ロータ平板13の回転数に比例している。アンプ24Aの出力S2は、差動アンプ23Aの出力S1を単純に増幅したものである。
同期検波回路25Aの出力S3は、基準搬送波である高周波信号(2MHz)に基づく所定の周期で、出力波形S2を読み取ったものである。所定の周期でS2の波形を読み取ると、S3に示すように、正弦波状の波形となる。
次に、ローパスフィルタ26Aを通すことにより、出力S4は、高周波成分である搬送波成分が除かれる。
次に、コンパレータ27Aにより、パルス状の信号S5に変換される。
FIG. 5 shows the waveform of the output signal of each control means of the angle signal.
The induced voltage generated in the
The output S3 of the
Next, by passing through the low-
Next, it is converted into a pulsed signal S5 by the
次に、基準位置(Z相信号)を示すZ信号の、各制御手段における出力信号の波形を、図6に示す。
検出コイル19で発生した誘起電圧は、差動アンプ23Bに送られる。差動アンプ23Bの出力信号を図6にS11で示す。検出コイル19の矩形部6a毎に、上下に大きな振幅を有する振幅波形が出力されている。この振幅波形の周波数は、ロータ平板13の回転数に比例している。ここで、欠歯部17を検出したときの出力波形をS11aに示す。S11aに示すように、欠歯部17の出力波形は、時間軸として長い信号として現れる。
アンプ24Bの出力S12は、差動アンプ23Bの出力S11を単純に増幅したものである。欠歯部17の出力波形も、単純に増幅されたものである。
同期検波回路25Bの出力S13は、基準搬送波である高周波信号(2MHz)に基づく所定の周期で、出力波形S12を読み取ったものである。所定の周期でS12の波形を読み取ると、S13に示すように、正弦波状の波形となる。
欠歯部17の出力波形S13aは、時間軸として長い信号として現れている。
次に、ローパスフィルタ26Bを通すことにより、出力S14は、高周波成分である搬送波成分が除かれる。
次に、コンパレータ27Bにより、パルス状の信号S15に変換される。欠歯部14の出力波形S15aは、パルスが1つ欠けた状態の信号となる。
このパルスが1つ欠けた信号を検知することにより、基準位置を検知することができる。
Next, FIG. 6 shows the waveform of the output signal of each control means of the Z signal indicating the reference position (Z-phase signal).
The induced voltage generated in the
The output S12 of the
The output S13 of the
The output waveform S13a of the missing
Next, by passing the
Next, it is converted into a pulsed signal S15 by the
By detecting a signal lacking one pulse, the reference position can be detected.
次に、上記構成を有する本実施の形態のロータリィエンコーダ1の作用について説明する。ロータリィエンコーダ1では、クランクシャフト3が回転することで、ロータ平板13がクランクシャフト3と共に回転し、励磁コイル14がステータ平板11の検出コイル12と隙間6を介して対向しながら回転する。
このとき、高周波発生回路22及び励磁回路21により、ステータ側ロータリィトランス8、及びロータ側ロータリィトランス7を介して、励磁コイル14が一定振幅の高周波(2MHz)で励磁される。これにより、励磁コイル14に周期的に磁力線が発生し、励磁コイル14に対向して設けられた検出コイル12に誘起電圧が発生する。
発生した誘起電圧が振幅を変化させる検出信号として検出コイル12から出力される。そして、この検出信号が、差動アンプ23A、アンプ24A、及び同期検波器25Aにより増幅され、復調されることにより、クランクシャフト3の回転角の変化(回転位相の変化)を反映した低周波の復調信号S3が得られる。この復調信号S3が、コンパレータ27Aにてパルス状信号に整形される。
Next, the operation of the
At this time, the
The generated induced voltage is output from the
一方、基準信号検出コイルにおいては、通常は、励磁コイル14の43個のつづら折り形状パターンにより発生する磁束を受けているため、基準信号検出コイル19は、図6に示すS11の誘起電圧による検出信号を出している。そして、欠歯部17の位置が、基準信号検出コイル19の位置と一致したときには、図6に示すS11aの検出信号が出される。すなわち、欠歯部17は、発生する磁束の分布が他の部分と異なっているため、基準信号検出コイル19が検出する誘起電圧の変動が他の部分と異なるからである。
この検出信号S11aが、アンプ24B、及び同期検波器25Bにより増幅され、復調されることにより、クランクシャフト3の回転角の所定の位置を示す復調信号S14aが得られる。この復調信号S14aが、コンパレータ27Bにてパルス状信号に整形される。この場合、S15aの領域には、パルス信号S15が存在しないことにより、ロータ平板13の欠歯部17の位置が、ステータ平板11の基準信号検出コイル19の位置と一致していることがわかる。これにより原点を検出することができ、原点検出信号であるZ信号S15aを出力する。
On the other hand, since the reference signal detection coil normally receives a magnetic flux generated by the 43 zigzag pattern of the
The detection signal S11a is amplified and demodulated by the
以上詳細に説明したように、本実施の形態のロータリィエンコーダ1によれば、ロータ平板13とステータ平板11が対向して設けられ、ロータ平板13の回転動作変位を検出する電磁誘導式のロータリィエンコーダ1において、ロータ平板13の外周部につづら折り状の励磁コイル14が形成され、内周部にロータ側ロータリィトランス7が形成されていること、ステータ平板11の外周部に、つづら折り状の検出コイル12が形成され、内周部にステータ側ロータリィトランス8が形成されていること、励磁コイル14のつづら折りパターンが、欠歯部17を有すること、検出コイル12の両端子間に、基準信号検出コイル19が設けられていること、ステータ側ロータリィトランス7及びロータ側ロータリィトランス8を介して、励磁コイル14に高周波信号を励磁する高周波励磁回路22、21を有すること、を特徴とするので、励磁コイル14や検出コイル12の内側に指標パターン等を設けなくても、基準位置(Z相信号S15a)を検出することができるため、ロータリィエンコーダ1全体を小型化することができる。
ここで、例えば、全周に渡って、つづら折りパターンが45周期分のコイルを有する場合、1個分を欠歯させて欠歯部17を設けたときに、通常のロータリィエンコーダ1としての機能は、わずかに誘起電流の発生が低下するのみであり、ほとんど影響を受けることがない。
As described above in detail, according to the
Here, for example, when the zigzag folding pattern has 45 cycles of coils over the entire circumference, when the missing
また、欠歯部17は、つづら折りパターンの1周期分であること、基準信号検出コイル19が、つづら折りパターン9の半周期分であること、を特徴とする。例えば、全周に渡って、つづら折りパターン9が45周期分のコイルを有する場合、欠歯部17が1周期分であれば、通常のロータリィエンコーダ1としての機能は、わずかに誘起電流の発生が低下するのみであり、ほとんど影響を受けることがない。同時に、基準信号検出コイル19が、丁度半周期分なので、信号処理が容易である。
すなわち、半周期より大きいか、または小さいと、基準信号検出コイル19が検出した信号を、複数のコンパレータで処理する等の複雑な信号処理を必要とするからである。
Further, the missing
That is, if it is larger or smaller than a half cycle, complicated signal processing such as processing of the signal detected by the reference
また、基準信号検出コイル19が、渦巻き状パターンを有していること、を特徴とするので、基準信号検出コイル19が半周期分の面積しかなくても、大きな検出出力を得ることができる。
また、高周波信号が、500kHz以上であること、を特徴とするので、高周波信号を利用することにより、検出コイル12の巻線数を少なくすることができ、ロータ平板13やステータ平板11上につづら折りパターン9、6を形成することで、導線を巻きつけることなく、励磁コイル14や検出コイル12を形成することができる。これにより、ロータリィエンコーダ1を小型化することができる。
Further, since the reference
Further, since the high-frequency signal is 500 kHz or more, the number of windings of the
なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することもできる。
本実施の形態では、高周波信号として、2MHzの高周波を用いているが、500kHz以上の高周波であれば良い。
本実施の形態では、エンジンのクランクシャフトの回転角度を計測するロータリィエンコーダについて説明したが、計測する対象物は、クランクシャフトに限らず、計測可能である。
本実施の形態では、基準信号検出コイル19を、検出コイル12の端子間に空間(切欠き部)を形成し、その箇所に設けているが、検出コイル12の端子間でなくて、検出コイルの中間に切欠き部を形成して、その箇所に基準信号検出コイル19を形成しても良い。
本実施の形態では、基準信号検出コイル19として、大きな検出出力を得るため、複数巻きの渦巻き状パターンのコイルを用いたが、十分な検出出力が得られるならば、巻き数1のループ形状やコの字型のコイルを用いても良い。
In addition, this invention is not limited to each said embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of invention, it can also implement as follows.
In this embodiment, a high frequency of 2 MHz is used as the high frequency signal, but a high frequency of 500 kHz or higher is sufficient.
In the present embodiment, the rotary encoder that measures the rotation angle of the crankshaft of the engine has been described, but the object to be measured is not limited to the crankshaft and can be measured.
In the present embodiment, the reference
In the present embodiment, a coil having a plurality of spiral patterns is used as the reference
本発明は、電磁誘導式ロータリィエンコーダや電磁誘導式リニアエンコーダに利用することができる。 The present invention can be used for an electromagnetic induction rotary encoder and an electromagnetic induction linear encoder.
7 ロータ側ロータリィトランス
8 ステータ側ロータリィトランス
11 ステータ平板
12 検出コイル
13 ロータ平板
14 励磁コイル
17 欠歯部
19 基準信号検出コイル
21 励磁回路
22 高周波発生器
7 Rotor-side
Claims (4)
前記ロータ平板の外周部につづら折り状の励磁コイルが形成され、内周部にロータ側ロータリィトランスが形成されていること、
前記ステータ平板の外周部に、つづら折り状の検出コイルが形成され、内周部にステータ側ロータリィトランスが形成されていること、
前記励磁コイルのつづら折りパターンが、欠歯部を有すること、
前記検出コイルの一部に切欠き部を形成し、前記切欠き部に基準信号検出コイルを設けていること、
前記ステータ側ロータリィトランス及び前記ロータ側ロータリィトランスを介して、前記励磁コイルに高周波信号を励磁する高周波励磁回路を有すること、
を特徴とする回転位置センサ。 In an electromagnetic induction type rotational position sensor that is provided with a rotor flat plate and a stator flat plate facing each other and detects a rotational movement displacement of the rotor flat plate,
A spiral excitation coil is formed on the outer peripheral portion of the rotor flat plate, and a rotor-side rotary transformer is formed on the inner peripheral portion.
A zigzag detection coil is formed on the outer periphery of the stator flat plate, and a stator-side rotary transformer is formed on the inner periphery.
The zigzag folding pattern of the exciting coil has a toothless part;
Forming a notch in a part of the detection coil, and providing a reference signal detection coil in the notch,
A high-frequency excitation circuit for exciting a high-frequency signal to the excitation coil via the stator-side rotary transformer and the rotor-side rotary transformer;
A rotational position sensor.
前記欠歯部は、前記つづら折りパターンの1周期分であること、
前記基準信号検出コイルが、前記つづら折りパターンの半周期分であること、
を特徴とする回転位置センサ。 The rotational position sensor according to claim 1,
The missing tooth portion is one cycle of the spell folding pattern,
The reference signal detection coil is a half cycle of the spelling pattern;
A rotational position sensor.
前記基準信号検出コイルが、渦巻き状パターンを有していること、
を特徴とする回転位置センサ。 The rotational position sensor according to claim 1 or 2,
The reference signal detection coil has a spiral pattern;
A rotational position sensor.
前記高周波信号が、500kHz以上であること、
を特徴とする回転位置センサ。 In any one of the rotational position sensors according to claim 1 to claim 3,
The high-frequency signal is 500 kHz or more;
A rotational position sensor.
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