JPH0446362B2 - - Google Patents
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- JPH0446362B2 JPH0446362B2 JP24336284A JP24336284A JPH0446362B2 JP H0446362 B2 JPH0446362 B2 JP H0446362B2 JP 24336284 A JP24336284 A JP 24336284A JP 24336284 A JP24336284 A JP 24336284A JP H0446362 B2 JPH0446362 B2 JP H0446362B2
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Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、ステータ側に1次巻線と2次巻線
を備え、ロータ側には巻線を設けないタイプの誘
導形(詳しくは可変磁気抵抗型)の回転位置検出
装置に関し、詳しくは、磁気抵抗変化(透磁性変
化)と渦電流損の両方をパラメータとした誘導係
数変化が相乗的に得られるようにし、高精度な検
出を可能にした回転位置検出装置に関する。
を備え、ロータ側には巻線を設けないタイプの誘
導形(詳しくは可変磁気抵抗型)の回転位置検出
装置に関し、詳しくは、磁気抵抗変化(透磁性変
化)と渦電流損の両方をパラメータとした誘導係
数変化が相乗的に得られるようにし、高精度な検
出を可能にした回転位置検出装置に関する。
ステータ側に1次巻線と2次巻線を設け、ロー
タ側には巻線を設けないタイプの誘導形回転位置
検出器としては、回転位置に応じた電圧レベルを
持つ出力信号を生ずるタイプのものとしてマイク
ロシンといわれる回転形差動トランスが知られて
おり、他方、回転位置に応じた電気的位相角を持
つ交流信号を出力するタイプのものとして本出願
人の出願に係る特開昭57−70406号に開示された
ものが知られている。このような従来の検出装置
はいずれも磁性体の変位による磁気抵抗変化(透
磁性変化)のみに応じてコイルの誘導係数を変化
させるようにしていた。
タ側には巻線を設けないタイプの誘導形回転位置
検出器としては、回転位置に応じた電圧レベルを
持つ出力信号を生ずるタイプのものとしてマイク
ロシンといわれる回転形差動トランスが知られて
おり、他方、回転位置に応じた電気的位相角を持
つ交流信号を出力するタイプのものとして本出願
人の出願に係る特開昭57−70406号に開示された
ものが知られている。このような従来の検出装置
はいずれも磁性体の変位による磁気抵抗変化(透
磁性変化)のみに応じてコイルの誘導係数を変化
させるようにしていた。
そのため、検出精度に限界があつた。
この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、
検出精度をより一層高めることができるようにし
た回転位置検出装置を提供することを目的とす
る。
検出精度をより一層高めることができるようにし
た回転位置検出装置を提供することを目的とす
る。
この発明に係る回転位置検出装置は、1次交流
信号によつて励磁されると共に2次出力を取り出
すための巻線手段を具えたステータ部と、このス
テータ部に対して相対的に回転変位可能に配され
たロータ部とを具備しており、そこにおいて前記
ロータ部が、ステータ部に対する相対的回転変位
に応じて前記巻線手段を通る磁気の磁気抵抗(換
言すれば透磁性)を変化せしめる形状を成した磁
性体部分と、前記磁気抵抗が最も増大せしめられ
る箇所(換言すれば透磁性すなわちパーミアンス
が最も減少せしめられる箇所)を含む所定の範囲
において磁束に対して渦電流路を形成し得るよう
設けられ、前記磁性体部分よりも相対的に弱磁性
又は非磁性であると共に相対的に良導電体から成
る導電体部分、を含むものであることを特徴とし
ている。
信号によつて励磁されると共に2次出力を取り出
すための巻線手段を具えたステータ部と、このス
テータ部に対して相対的に回転変位可能に配され
たロータ部とを具備しており、そこにおいて前記
ロータ部が、ステータ部に対する相対的回転変位
に応じて前記巻線手段を通る磁気の磁気抵抗(換
言すれば透磁性)を変化せしめる形状を成した磁
性体部分と、前記磁気抵抗が最も増大せしめられ
る箇所(換言すれば透磁性すなわちパーミアンス
が最も減少せしめられる箇所)を含む所定の範囲
において磁束に対して渦電流路を形成し得るよう
設けられ、前記磁性体部分よりも相対的に弱磁性
又は非磁性であると共に相対的に良導電体から成
る導電体部分、を含むものであることを特徴とし
ている。
ロータ部において、磁気抵抗が最も増大せしめ
られる箇所を含む所定の範囲に対応して導電体部
分を設けたことにより、その部分で渦電流損が生
じ、これにより実質的な磁気抵抗が更に増大せし
められる。こうして、磁性体部分の変位による磁
気抵抗変化(透磁成変化)のみならず導電体部分
の変位による渦電流損をもパラメータとした誘導
係数変化(巻線手段の巻数その他の条件は固定で
あるため実質的には磁気抵抗変化と等価である)
が相乗的に得られることになる。すなわち、磁気
抵抗が最も減少せしめられる範囲(パーミアンス
が最も増大せしめられる範囲)においては導電体
部分による渦電流損の影響が及ばす、従つて十分
に高いレベルの電圧を2次側に誘導することがで
きる。他方、磁気抵抗が最も増大せしめられる箇
所を含む所定の範囲では導電体部分による渦電流
損が生ぜしめられ、磁気抵抗増大が加算され、従
つて、2次側に誘導される電圧レベルをより一層
下げることができる。こうして、2次側誘起電圧
の高レベル時と低レベル時の差すなわち変位に対
する2次出力の変化幅を十分に大きくすることが
できるようになり、これにより精度の良い変位検
出を行うことができるようになる。
られる箇所を含む所定の範囲に対応して導電体部
分を設けたことにより、その部分で渦電流損が生
じ、これにより実質的な磁気抵抗が更に増大せし
められる。こうして、磁性体部分の変位による磁
気抵抗変化(透磁成変化)のみならず導電体部分
の変位による渦電流損をもパラメータとした誘導
係数変化(巻線手段の巻数その他の条件は固定で
あるため実質的には磁気抵抗変化と等価である)
が相乗的に得られることになる。すなわち、磁気
抵抗が最も減少せしめられる範囲(パーミアンス
が最も増大せしめられる範囲)においては導電体
部分による渦電流損の影響が及ばす、従つて十分
に高いレベルの電圧を2次側に誘導することがで
きる。他方、磁気抵抗が最も増大せしめられる箇
所を含む所定の範囲では導電体部分による渦電流
損が生ぜしめられ、磁気抵抗増大が加算され、従
つて、2次側に誘導される電圧レベルをより一層
下げることができる。こうして、2次側誘起電圧
の高レベル時と低レベル時の差すなわち変位に対
する2次出力の変化幅を十分に大きくすることが
できるようになり、これにより精度の良い変位検
出を行うことができるようになる。
以下添付図面を参照してこの発明の実施例を詳
細に説明しよう。
細に説明しよう。
第1図において、ステータ部1は円周方向に沿
つて90度の間隔で配された4つの相A〜Dに対応
する4つの極部1A〜1Dを含む。各極部1A〜
1Dには1次巻線W1と2次巻線W2が夫々巻回さ
れている。ステータ部1の各極部1A〜1Dのコ
ア素材は共通の磁性体コア素材から成つている。
各極部1A〜1Dの端部は内側に向いており、こ
の端部によつて囲まれた空間内にギヤツプを介し
てロータ部2が配されている。ロータ部2は回転
軸3に対して偏心した円筒状の磁性体部分2aを
含んでいる。この磁性体部分2aの偏心形状によ
り、ステータの各極部1A〜1Dを通る磁気回路
の磁気抵抗を回転角度に応じて変化する。すなわ
ち、磁性体部分2aの円筒側面と各極部1A〜1
Dの端部との間のエアーギヤツプの距離が回転角
度θに応じて変化し、このギヤツプの変化によつ
て、ロータ部2の1回転につき1周期分の三角関
数に相当する磁気抵抗(もしくはパーミアンス)
変化が各相A〜Dにもたらされる。
つて90度の間隔で配された4つの相A〜Dに対応
する4つの極部1A〜1Dを含む。各極部1A〜
1Dには1次巻線W1と2次巻線W2が夫々巻回さ
れている。ステータ部1の各極部1A〜1Dのコ
ア素材は共通の磁性体コア素材から成つている。
各極部1A〜1Dの端部は内側に向いており、こ
の端部によつて囲まれた空間内にギヤツプを介し
てロータ部2が配されている。ロータ部2は回転
軸3に対して偏心した円筒状の磁性体部分2aを
含んでいる。この磁性体部分2aの偏心形状によ
り、ステータの各極部1A〜1Dを通る磁気回路
の磁気抵抗を回転角度に応じて変化する。すなわ
ち、磁性体部分2aの円筒側面と各極部1A〜1
Dの端部との間のエアーギヤツプの距離が回転角
度θに応じて変化し、このギヤツプの変化によつ
て、ロータ部2の1回転につき1周期分の三角関
数に相当する磁気抵抗(もしくはパーミアンス)
変化が各相A〜Dにもたらされる。
ロータ部2は、磁性体部分2aの円筒側面にお
いて、回転軸3からの距離が最も短かい部分(つ
まり磁気抵抗が最も増大せしめられる箇所)に銅
のような弱磁性又は非磁性かつ良導電体から成る
導電体部分2bを具備している。第2図に側面図
を示すように、この導電体部分2bはステータ極
部1A〜1Dの端部の面積とほぼ同じかそれより
幾分広い面積を持ち、極部1A〜1Dと磁性体部
分2aとの間を通る磁束に対して第2図の線Eで
示すように渦電流路を形成し得るようになつてい
る。
いて、回転軸3からの距離が最も短かい部分(つ
まり磁気抵抗が最も増大せしめられる箇所)に銅
のような弱磁性又は非磁性かつ良導電体から成る
導電体部分2bを具備している。第2図に側面図
を示すように、この導電体部分2bはステータ極
部1A〜1Dの端部の面積とほぼ同じかそれより
幾分広い面積を持ち、極部1A〜1Dと磁性体部
分2aとの間を通る磁束に対して第2図の線Eで
示すように渦電流路を形成し得るようになつてい
る。
導電体部分2bがステータ極部1A〜1Dの端
面により多く対向している状態(例えば最大では
第1図のC相の状態)ほどより多くの渦電流が導
電体部分2bに流れ、渦電流損によつて該導電体
部分2bに対向している極部(第1図の状態では
1c)を通る磁気回路の磁気抵抗が増大せしめら
れる。一方、前述から明らかなように、ステータ
極部1A〜1Dが導電体部分2bに対向している
状態では、その極部(第1図では1c)とロータ
部2の磁性体部分2aとの間のギヤツプが最大で
あり、該極部を通る磁気回路の磁気抵抗が最も増
大せしめられている。従つて、相乗的に磁気抵抗
が増大され、該極部における2次巻線W2の誘起
電圧のレベルが相乗的に減衰せしめられる。
面により多く対向している状態(例えば最大では
第1図のC相の状態)ほどより多くの渦電流が導
電体部分2bに流れ、渦電流損によつて該導電体
部分2bに対向している極部(第1図の状態では
1c)を通る磁気回路の磁気抵抗が増大せしめら
れる。一方、前述から明らかなように、ステータ
極部1A〜1Dが導電体部分2bに対向している
状態では、その極部(第1図では1c)とロータ
部2の磁性体部分2aとの間のギヤツプが最大で
あり、該極部を通る磁気回路の磁気抵抗が最も増
大せしめられている。従つて、相乗的に磁気抵抗
が増大され、該極部における2次巻線W2の誘起
電圧のレベルが相乗的に減衰せしめられる。
或るステータ極部1A〜1Dから導電体部分2
bが離れるに従つて、その極部と磁性体部分2a
との間のギヤツプが縮まり、磁気抵抗が減少す
る。そして、第1図のA相のように、極部1Aと
磁性体部分2aとのギヤツプが最小になつた状態
で磁気抵抗が最小となり、該極部1Aにおける2
次巻線W2の誘起電圧のレベルが最大となる。
bが離れるに従つて、その極部と磁性体部分2a
との間のギヤツプが縮まり、磁気抵抗が減少す
る。そして、第1図のA相のように、極部1Aと
磁性体部分2aとのギヤツプが最小になつた状態
で磁気抵抗が最小となり、該極部1Aにおける2
次巻線W2の誘起電圧のレベルが最大となる。
上述の事柄を作図によつて模式的に示すと、或
る1相の2次巻線W2における磁性体部分2aの
みによる誘起電圧のレベルは1回転(360度)の
範囲の回転変位に関して第3図の実線のようであ
るが、このレベルが相対的に減衰している部分に
おいて導電体部分2bの渦電流損による誘起電圧
のレベル減衰が破線のように相乗される。こうし
て、回転変位に対する誘起電圧レベルの変化幅
(例えばVL1、VL2)が磁性体部分2aのみの
場合(VL1)に比べて磁性体部分2aと導電体
部分2bの相乗効果による場合(VL2)の方が
大きくなる。
る1相の2次巻線W2における磁性体部分2aの
みによる誘起電圧のレベルは1回転(360度)の
範囲の回転変位に関して第3図の実線のようであ
るが、このレベルが相対的に減衰している部分に
おいて導電体部分2bの渦電流損による誘起電圧
のレベル減衰が破線のように相乗される。こうし
て、回転変位に対する誘起電圧レベルの変化幅
(例えばVL1、VL2)が磁性体部分2aのみの
場合(VL1)に比べて磁性体部分2aと導電体
部分2bの相乗効果による場合(VL2)の方が
大きくなる。
第2図の場合導電体部分2bは面状であるが、
これは第4図に示すようにリング状であつてもよ
く、要するに線Eで示すような渦電流路を形成し
得るようになつていればよい。
これは第4図に示すようにリング状であつてもよ
く、要するに線Eで示すような渦電流路を形成し
得るようになつていればよい。
第5図及び第6図に示した実施例では、ステー
タ部4の各極部4A〜4D、4Eの端部が回転軸
3に平行な方向を指向しており、円周方向に90度
の間隔で配された各相A〜Dに対応する極部4A
〜4Dには1次巻線W1だけが巻回され、中央に
配された極部4Eには2次巻線W2だけが巻回さ
れている。ロータ部5は斜面を有する円板状の磁
性体部分5aを含んでおり、この斜面がステータ
極部4A〜4Eの端部に対向している。磁性体部
分5aと極部4A〜4Eとの間のギヤツプの大き
い部分に、導電体部分5bが設けられている。磁
束は各極部4A〜4Dからロータ部5を通つて中
央の極部4Eに流れる。導電体部分5bを流れる
渦電流路は第5図において線Eで示されている。
この構成により、第1図と同様に動作し、磁気抵
抗が増大する箇所において相乗的な磁気抵抗の増
大を図ることができる。
タ部4の各極部4A〜4D、4Eの端部が回転軸
3に平行な方向を指向しており、円周方向に90度
の間隔で配された各相A〜Dに対応する極部4A
〜4Dには1次巻線W1だけが巻回され、中央に
配された極部4Eには2次巻線W2だけが巻回さ
れている。ロータ部5は斜面を有する円板状の磁
性体部分5aを含んでおり、この斜面がステータ
極部4A〜4Eの端部に対向している。磁性体部
分5aと極部4A〜4Eとの間のギヤツプの大き
い部分に、導電体部分5bが設けられている。磁
束は各極部4A〜4Dからロータ部5を通つて中
央の極部4Eに流れる。導電体部分5bを流れる
渦電流路は第5図において線Eで示されている。
この構成により、第1図と同様に動作し、磁気抵
抗が増大する箇所において相乗的な磁気抵抗の増
大を図ることができる。
第7図及び第8図に示した実施例では、ステー
タ部6の各相A〜Dに対応する極部6A〜6D
が、コの字(又はC字)型の1相分の独立した磁
性体コアから夫々成つている。第1図、第2図、
第5図、第6図の例では、各極部の磁路はロータ
部を通つて別の極部につながるようになつている
が、第7図、第8図の例のように各相毎に独立の
コアを用いる場合は各極部の一方の端部からロー
タ部を通つて同じ極部の他方の端部につながるよ
う磁路が形成される。各極部6A〜6Dには夫々
1次及び2次巻線W1,W2が巻かれている。
タ部6の各相A〜Dに対応する極部6A〜6D
が、コの字(又はC字)型の1相分の独立した磁
性体コアから夫々成つている。第1図、第2図、
第5図、第6図の例では、各極部の磁路はロータ
部を通つて別の極部につながるようになつている
が、第7図、第8図の例のように各相毎に独立の
コアを用いる場合は各極部の一方の端部からロー
タ部を通つて同じ極部の他方の端部につながるよ
う磁路が形成される。各極部6A〜6Dには夫々
1次及び2次巻線W1,W2が巻かれている。
ロータ部7は、回転軸3に対して偏心した円板
状の磁性体部分7aと、この磁性体部分7aとは
180度ずれた位置で回転軸3に対して偏心した円
板状の導電体部分7bとから成る。第8図に示す
ように、ロータ部7はその縁部が各極部6A〜6
Dの2本の脚部の間に侵入し得るように配されて
いる。磁性体部分7aと導電体部分7bの偏心が
180度ずれているため、或る極部6A〜6Dにお
いて磁性体部分7aが最も多く侵入しているとき
導電体部分7bは全く侵入していず、反対に導電
体部分7bが最も多く侵入しているとき磁性体部
分7aは全く侵入していない。導電体部分7bが
極部6A〜6Dの2つの脚部の間に最も深く侵入
した状態(例えば第7図、第8図の6cに侵入し
た状態)では、渦電流が最も多く流れる。この状
態では磁性体部分7aは極部6cの脚部に全く侵
入していず、磁気抵抗が増大している。従つて、
上述の実施例と同様に、磁気抵抗が相乗的に増大
せしめられる。尚、導電体部分7bは全体が導電
体から成つている必要はなく、渦電流路を形成し
得るように部分的に(例えば円板の円周に沿つて
リング状)導電体が用いられていてもよい。
状の磁性体部分7aと、この磁性体部分7aとは
180度ずれた位置で回転軸3に対して偏心した円
板状の導電体部分7bとから成る。第8図に示す
ように、ロータ部7はその縁部が各極部6A〜6
Dの2本の脚部の間に侵入し得るように配されて
いる。磁性体部分7aと導電体部分7bの偏心が
180度ずれているため、或る極部6A〜6Dにお
いて磁性体部分7aが最も多く侵入しているとき
導電体部分7bは全く侵入していず、反対に導電
体部分7bが最も多く侵入しているとき磁性体部
分7aは全く侵入していない。導電体部分7bが
極部6A〜6Dの2つの脚部の間に最も深く侵入
した状態(例えば第7図、第8図の6cに侵入し
た状態)では、渦電流が最も多く流れる。この状
態では磁性体部分7aは極部6cの脚部に全く侵
入していず、磁気抵抗が増大している。従つて、
上述の実施例と同様に、磁気抵抗が相乗的に増大
せしめられる。尚、導電体部分7bは全体が導電
体から成つている必要はなく、渦電流路を形成し
得るように部分的に(例えば円板の円周に沿つて
リング状)導電体が用いられていてもよい。
第9図及び第10図に示された実施例でも、ス
テータ部8の各相A〜Dに対応する極部8A〜8
Dが、コの字型の1相分の独立した磁性体コアか
ら成つており、各極部8A〜8Dに1次巻線W1
と2次巻線W2が夫々巻かれている。各ステータ
極部8A〜8Dの端部によつて囲まれた空間内に
挿入されたロータ部9は、全体として円筒状であ
り、1条ねじの配列で磁性体部分9aと導電体部
分9bとが交互にら旋状に設けられている。ねじ
の山部が磁性体部分9aに相対し、谷部に導電体
部分9bが設けられている。第10図では図示の
便宜上、ねじの山部(磁性体部分9a)と谷部は
側面図で示し、この谷部に充填される導電体部分
9bは断面で示してある。ロータ部9の心部はね
じ山部と同じ磁性体から成つていてもよい。各極
部8A〜8Dの端部とロータ部9の磁性体部分9
aとの対向面積が大きいほど磁気抵抗が減少し、
該端部と導電体部分9bとの対向面積が大きいほ
ど磁気抵抗が増大する。磁性体部分9aと導電体
部分9bは1条ねじ状に交互に設けられているた
め、回転位置に応じてこれらの部分と各極部8A
〜8Dとの対向面積が変化し、前述の実施例と同
様に動作し、相乗的な磁気抵抗変化が得られる。
テータ部8の各相A〜Dに対応する極部8A〜8
Dが、コの字型の1相分の独立した磁性体コアか
ら成つており、各極部8A〜8Dに1次巻線W1
と2次巻線W2が夫々巻かれている。各ステータ
極部8A〜8Dの端部によつて囲まれた空間内に
挿入されたロータ部9は、全体として円筒状であ
り、1条ねじの配列で磁性体部分9aと導電体部
分9bとが交互にら旋状に設けられている。ねじ
の山部が磁性体部分9aに相対し、谷部に導電体
部分9bが設けられている。第10図では図示の
便宜上、ねじの山部(磁性体部分9a)と谷部は
側面図で示し、この谷部に充填される導電体部分
9bは断面で示してある。ロータ部9の心部はね
じ山部と同じ磁性体から成つていてもよい。各極
部8A〜8Dの端部とロータ部9の磁性体部分9
aとの対向面積が大きいほど磁気抵抗が減少し、
該端部と導電体部分9bとの対向面積が大きいほ
ど磁気抵抗が増大する。磁性体部分9aと導電体
部分9bは1条ねじ状に交互に設けられているた
め、回転位置に応じてこれらの部分と各極部8A
〜8Dとの対向面積が変化し、前述の実施例と同
様に動作し、相乗的な磁気抵抗変化が得られる。
上記各実施例では各ステータ極部における磁気
抵抗変化のサイクルは1回転につき1サイクルで
あるが、第11図及び第12図に示された実施例
では1回転につき3サイクルとなつている。ステ
ータ部10の各極部10A〜10Dは、前述と同
様に、コの字型の各相毎に独立した磁性体コアか
ら成つており、夫々に1次及び2次巻線W1,W2
が巻かれている。ステータ極部10A〜10Dの
各端部によつて囲まれた空間内に挿入されたロー
タ部11は、全体として円筒形状であり、歯数3
の歯車状の磁性体部分11aと、各歯の間の凹部
に充填された3片の導電体部分11bとから成つ
ている。ロータ部11の円周面を見ると、60度の
幅で磁性体部分11aと導電体部分11bが交互
に並んでおり、120度の回転範囲を1サイクルと
して各ステータ極部10A〜10Dにおける磁気
抵抗変化が生じる。従つて1回転につき3サイク
ルの磁気抵抗変化が生じる。磁性体部分11aの
凹みによつて磁気抵抗が増大する箇所に導電体部
分11bが設けられているため、上記各実施例と
同様に、相乗的な磁気抵抗変化が得られる。
抵抗変化のサイクルは1回転につき1サイクルで
あるが、第11図及び第12図に示された実施例
では1回転につき3サイクルとなつている。ステ
ータ部10の各極部10A〜10Dは、前述と同
様に、コの字型の各相毎に独立した磁性体コアか
ら成つており、夫々に1次及び2次巻線W1,W2
が巻かれている。ステータ極部10A〜10Dの
各端部によつて囲まれた空間内に挿入されたロー
タ部11は、全体として円筒形状であり、歯数3
の歯車状の磁性体部分11aと、各歯の間の凹部
に充填された3片の導電体部分11bとから成つ
ている。ロータ部11の円周面を見ると、60度の
幅で磁性体部分11aと導電体部分11bが交互
に並んでおり、120度の回転範囲を1サイクルと
して各ステータ極部10A〜10Dにおける磁気
抵抗変化が生じる。従つて1回転につき3サイク
ルの磁気抵抗変化が生じる。磁性体部分11aの
凹みによつて磁気抵抗が増大する箇所に導電体部
分11bが設けられているため、上記各実施例と
同様に、相乗的な磁気抵抗変化が得られる。
第13図及び第14図に示された実施例は1回
転につき2サイクルの磁気抵抗変化を生じるもの
である。ステータ部12は、円周方向に45度の間
隔で8個の極部12A〜12D、12〜12
を具えており、同一相が180度の間隔で対向して
いる。ロータ部13は、全体として楕円筒状であ
り、楕円筒形の磁性部分13aと、この楕円筒の
長径に沿うたて方向の周囲に巻かれたリング状の
導電体部分13bとを具えている。磁性体部分1
3aが楕円筒状であるため、各極部12A〜12
D、12〜12には12回転を1サイクルと
する磁気抵抗変化が生じる。一方、導電体部分1
3bは楕円筒の長径に沿つてシヨートリングを形
成しているため、或る極部(第13図の例では1
2Aと12)が磁性体部分13aの短径部に対
応しているとき、その極部を通る磁束に応じて最
も多くの渦電流が流れる。この短径部に対応する
極部では磁性体部分13aとのギヤツプが最大で
あり、磁気抵抗が増大している。従つて、上記各
実施例と同様に、相乗的に磁気抵抗が増大せしめ
られる。
転につき2サイクルの磁気抵抗変化を生じるもの
である。ステータ部12は、円周方向に45度の間
隔で8個の極部12A〜12D、12〜12
を具えており、同一相が180度の間隔で対向して
いる。ロータ部13は、全体として楕円筒状であ
り、楕円筒形の磁性部分13aと、この楕円筒の
長径に沿うたて方向の周囲に巻かれたリング状の
導電体部分13bとを具えている。磁性体部分1
3aが楕円筒状であるため、各極部12A〜12
D、12〜12には12回転を1サイクルと
する磁気抵抗変化が生じる。一方、導電体部分1
3bは楕円筒の長径に沿つてシヨートリングを形
成しているため、或る極部(第13図の例では1
2Aと12)が磁性体部分13aの短径部に対
応しているとき、その極部を通る磁束に応じて最
も多くの渦電流が流れる。この短径部に対応する
極部では磁性体部分13aとのギヤツプが最大で
あり、磁気抵抗が増大している。従つて、上記各
実施例と同様に、相乗的に磁気抵抗が増大せしめ
られる。
第15図及び第16図に示された実施例も1回
転につき2サイクルの磁気抵抗変化を生じるもの
である。ステータ部14は、独立の磁性体コアか
ら成る8個の極部14A〜14D、14〜14
Dを45度の間隔で配しており、各極部には1次及
び2次巻線W1,W2が巻かれている。第13図と
同様に、180度の間隔で対向する2つの相が同一
相となつている。第13図の例では、磁気回路は
対向する2つの同一相の間でロータ部13を通つ
て形成されるようにするが(例えば極部12Aか
らロータ部13を介して極部12に流れる磁気
回路が形成されるようにする)、第15図の例で
は同じ極部の一方の端部からロータ部15を通つ
て他方の端部に流れるよう磁気回路が形成され
る。
転につき2サイクルの磁気抵抗変化を生じるもの
である。ステータ部14は、独立の磁性体コアか
ら成る8個の極部14A〜14D、14〜14
Dを45度の間隔で配しており、各極部には1次及
び2次巻線W1,W2が巻かれている。第13図と
同様に、180度の間隔で対向する2つの相が同一
相となつている。第13図の例では、磁気回路は
対向する2つの同一相の間でロータ部13を通つ
て形成されるようにするが(例えば極部12Aか
らロータ部13を介して極部12に流れる磁気
回路が形成されるようにする)、第15図の例で
は同じ極部の一方の端部からロータ部15を通つ
て他方の端部に流れるよう磁気回路が形成され
る。
各ステータ極部14〜14の端部によつて
囲まれた空間内に挿入されたロータ部15は、全
体として円筒状であり、2条ねじの配列で磁性体
部分15aと導電体部分15bが交互にら旋状に
設けられている。2条ねじの山部が磁性体部分1
5aに相当し、谷部に導電体部分15bが設けら
れている。第16図では図示の便宜上、ねじの山
部(磁性体部分15a)と谷部は側面図で示し、
この谷部に充填される導電体部分15bは断面で
示してある。ロータ部15の心部はねじ山部と同
じ磁性体から成つていてもよい。2条ねじ構造で
あるため、或る極部における磁性体部分15aと
の対向面積の変化による磁気抵抗の変化は1回転
につき2サイクル生じる。また、その磁気抵抗が
最も増大する部分において導電体部分15bが設
けられているので、相乗的に磁気抵抗が増大せし
められる。
囲まれた空間内に挿入されたロータ部15は、全
体として円筒状であり、2条ねじの配列で磁性体
部分15aと導電体部分15bが交互にら旋状に
設けられている。2条ねじの山部が磁性体部分1
5aに相当し、谷部に導電体部分15bが設けら
れている。第16図では図示の便宜上、ねじの山
部(磁性体部分15a)と谷部は側面図で示し、
この谷部に充填される導電体部分15bは断面で
示してある。ロータ部15の心部はねじ山部と同
じ磁性体から成つていてもよい。2条ねじ構造で
あるため、或る極部における磁性体部分15aと
の対向面積の変化による磁気抵抗の変化は1回転
につき2サイクル生じる。また、その磁気抵抗が
最も増大する部分において導電体部分15bが設
けられているので、相乗的に磁気抵抗が増大せし
められる。
上述の各実施例において、ロータ部の磁性体部
分は鉄その他の強磁性材質から成るものであるこ
とが好ましく、導電体部分は磁性体部分よりも相
対的に弱磁性又は非磁性であると共に相対的に良
導電性の材質(例えば銅あるいはアルミニウムあ
るいは真鍮など、若しくはそれらのような良導電
性物質と他の物質を混合したもの)から成るもの
であればよい。
分は鉄その他の強磁性材質から成るものであるこ
とが好ましく、導電体部分は磁性体部分よりも相
対的に弱磁性又は非磁性であると共に相対的に良
導電性の材質(例えば銅あるいはアルミニウムあ
るいは真鍮など、若しくはそれらのような良導電
性物質と他の物質を混合したもの)から成るもの
であればよい。
上述した各実施例においては位相シフト方式に
よつてロータ部の回転位置に応じた出力信号を得
ることができるようになつている。まず、第1図
〜第10図の実施例では、各相A〜Dには1回転
を1サイクルとする磁気抵抗変化が生じ、この磁
気抵抗変化の位相は隣合う相間では90度づつずれ
ている。従つて、各相A〜Dの2次巻線W2に誘
起される電圧のレベルはロータ部の回転角度θに
応じて概ねA相ではcosθ、B相ではsinθ、C相で
は−sinθ、D相では−sinθなる略式で表わすこと
ができる。A,C相の1次巻線W1とB,D相の
1次巻線W1とを空気的位相が90度ずれた交流信
号によつて夫々励磁する(例えば、A及びC相は
正弦波信号sinωtで夫々励磁し、B及びD相は余
弦波信号cosωtで夫々励磁する)。そして、A,
C相対ではその2次巻線W2の出力信号を差動的
に加算し、B,D相対でもその2次巻線W2の出
力を差動的に加算し、各対の差動出力信号を加算
合成して最終的な出力信号Yを得る。そうする
と、出力信号Yは次のような略式で実質的に表現
することができる。
よつてロータ部の回転位置に応じた出力信号を得
ることができるようになつている。まず、第1図
〜第10図の実施例では、各相A〜Dには1回転
を1サイクルとする磁気抵抗変化が生じ、この磁
気抵抗変化の位相は隣合う相間では90度づつずれ
ている。従つて、各相A〜Dの2次巻線W2に誘
起される電圧のレベルはロータ部の回転角度θに
応じて概ねA相ではcosθ、B相ではsinθ、C相で
は−sinθ、D相では−sinθなる略式で表わすこと
ができる。A,C相の1次巻線W1とB,D相の
1次巻線W1とを空気的位相が90度ずれた交流信
号によつて夫々励磁する(例えば、A及びC相は
正弦波信号sinωtで夫々励磁し、B及びD相は余
弦波信号cosωtで夫々励磁する)。そして、A,
C相対ではその2次巻線W2の出力信号を差動的
に加算し、B,D相対でもその2次巻線W2の出
力を差動的に加算し、各対の差動出力信号を加算
合成して最終的な出力信号Yを得る。そうする
と、出力信号Yは次のような略式で実質的に表現
することができる。
Y=sinωtcosθ−(−sinωtcosθ)
+cosωtsinθ−(−cosωtsinθ)
=2sinωtcosθ+2cosωtsinθ
=2sin(ωt+θ)
上記式で便宜的に「2」と示された係数を諸種
の条件に応じて定まる定数Kで置換えると、 Y=Ksin(ωt+θ) と表現できる。ここで、θはロータ部の回転位置
に対応しているので、1次交流信号sinωt(または
cosωt)に対する出力信号Yの位相ずれθを測定
することにより回転位置を検出することができ
る。
の条件に応じて定まる定数Kで置換えると、 Y=Ksin(ωt+θ) と表現できる。ここで、θはロータ部の回転位置
に対応しているので、1次交流信号sinωt(または
cosωt)に対する出力信号Yの位相ずれθを測定
することにより回転位置を検出することができ
る。
2次コイルの出力合成信号Yと基準交流信号
sinωt(又はcosωt)との位相ずれθを求めるため
の手段は適宜に構成できる。第17図は位相ずれ
θをデイジタル量で求めるようにした回路例を示
すものである。尚、特に図示しないが、積分回路
を用いて基準交流信号sinωtと出力信号Y=Ksin
(ωt+θ)との位相角0度の時間差分を求めるこ
とにより、位相ずれθをアナログ量で求めること
もできる。
sinωt(又はcosωt)との位相ずれθを求めるため
の手段は適宜に構成できる。第17図は位相ずれ
θをデイジタル量で求めるようにした回路例を示
すものである。尚、特に図示しないが、積分回路
を用いて基準交流信号sinωtと出力信号Y=Ksin
(ωt+θ)との位相角0度の時間差分を求めるこ
とにより、位相ずれθをアナログ量で求めること
もできる。
第17図において、発振部32は基準の正弦信
号sinωtと余弦信号cosωtを発生する回路、位相
差検出回路37は上記位相ずれθを測定するため
の回路である。クロツク発振器33から発振され
たクロツクパルスCPがカウンタ30でカウント
される。カウンタ30は例えばモジユロM(Mは
任意の整数)であり、そのカウンタ値がレジスタ
31に与えられる。カウンタ30の4/M分周出力 からは、クロツクパルスCPを4/M分周したパルス PCが取り出され、1/2分周囲のフリツプフロツプ 34のC入力に与えられる。このフリツプフロツ
プ34のQ出力から出たパルスPbがフリツプフ
ロツプ35に加わり、出力から出たパルスPa
がフリツプフロツプ36に加わり、これら35及
び36の出力がローパスフイルタ38,39及び
増幅器40,41を経由して、余弦信号cosωtと
正弦信号sinωtが得られ、各相A〜Dの1次巻線
W1に印加される。カウンタ30におけるMカウ
ントがこれら基準信号cosωt,sinωtの2πラジア
ン分の位相角に相当する。すなわち、カウンタ3
0の1カウント値は2π/Mラジアンの位相角を示し ている。
号sinωtと余弦信号cosωtを発生する回路、位相
差検出回路37は上記位相ずれθを測定するため
の回路である。クロツク発振器33から発振され
たクロツクパルスCPがカウンタ30でカウント
される。カウンタ30は例えばモジユロM(Mは
任意の整数)であり、そのカウンタ値がレジスタ
31に与えられる。カウンタ30の4/M分周出力 からは、クロツクパルスCPを4/M分周したパルス PCが取り出され、1/2分周囲のフリツプフロツプ 34のC入力に与えられる。このフリツプフロツ
プ34のQ出力から出たパルスPbがフリツプフ
ロツプ35に加わり、出力から出たパルスPa
がフリツプフロツプ36に加わり、これら35及
び36の出力がローパスフイルタ38,39及び
増幅器40,41を経由して、余弦信号cosωtと
正弦信号sinωtが得られ、各相A〜Dの1次巻線
W1に印加される。カウンタ30におけるMカウ
ントがこれら基準信号cosωt,sinωtの2πラジア
ン分の位相角に相当する。すなわち、カウンタ3
0の1カウント値は2π/Mラジアンの位相角を示し ている。
2次コイル2A〜2Dの合成出力信号Yは増幅
器42を介してコンパレータ43に加わり、該信
号Yの正・負極性に応じた方形波信号が該コンパ
レータ43から出力される。このコンパレータ4
3の出力信号の立上りに応答して立上り検出回路
44からパルスTSが出力され、このパルスTSに
応じてカウンタ30のカウンタ値をレジスタ31
にロードする。その結果、位相ずれθに応じたデ
イジタル値D〓がレジスタ31に取り込まれる。
こうして、1回転内の回転位置をアブソリユート
で示すデータD〓を得ることができる。
器42を介してコンパレータ43に加わり、該信
号Yの正・負極性に応じた方形波信号が該コンパ
レータ43から出力される。このコンパレータ4
3の出力信号の立上りに応答して立上り検出回路
44からパルスTSが出力され、このパルスTSに
応じてカウンタ30のカウンタ値をレジスタ31
にロードする。その結果、位相ずれθに応じたデ
イジタル値D〓がレジスタ31に取り込まれる。
こうして、1回転内の回転位置をアブソリユート
で示すデータD〓を得ることができる。
第11図〜第16図の実施例も同様にして位相
シフト方式回転位置データを求めることができ
る。
シフト方式回転位置データを求めることができ
る。
但し、第11図、第12図の実施例は1回転に
つき3サイクルの磁気抵抗変化を生じるので、実
際の回転角度θに対してY=Ksin(ωt+3θ)なる
関係の出力信号が得られ、デイジタル値D〓は1/3 回転内の回転位置をアブソリユートで特定するも
のとなる。また、第13図〜第16図の実施例は
1回転につき2サイクルの磁気抵抗変化を生じる
ので、出力信号YはY=Ksin(ωt+2θ)であり、
デイジタル値D〓は1/2回転内の回転位置をアブソ リユートで特定するものとなる。
つき3サイクルの磁気抵抗変化を生じるので、実
際の回転角度θに対してY=Ksin(ωt+3θ)なる
関係の出力信号が得られ、デイジタル値D〓は1/3 回転内の回転位置をアブソリユートで特定するも
のとなる。また、第13図〜第16図の実施例は
1回転につき2サイクルの磁気抵抗変化を生じる
ので、出力信号YはY=Ksin(ωt+2θ)であり、
デイジタル値D〓は1/2回転内の回転位置をアブソ リユートで特定するものとなる。
信号処理方式は上述のような位相シフト方式に
限らず、通常の差動トランスのように、2次コイ
ルの差動出力を整流して回転位置に応じたレベル
のアナログ電圧を得るようにしてもよい。その場
合、各相A〜Dの1次交流信号は全て共通として
よく、また、極部はA,C相又はB,D相の一方
だけとしてよい。
限らず、通常の差動トランスのように、2次コイ
ルの差動出力を整流して回転位置に応じたレベル
のアナログ電圧を得るようにしてもよい。その場
合、各相A〜Dの1次交流信号は全て共通として
よく、また、極部はA,C相又はB,D相の一方
だけとしてよい。
なお、ロータ部における導電体部分の形成法
は、めつき、溶射、パターン焼付、エツチング等
その他適宜の表面加工処理技術を用いて行うとよ
い。
は、めつき、溶射、パターン焼付、エツチング等
その他適宜の表面加工処理技術を用いて行うとよ
い。
また、ステータ部及びロータ部の構造は、実施
例に示したものに限らず、特許請求の範囲に示さ
れた範囲で様々な変形が可能である。
例に示したものに限らず、特許請求の範囲に示さ
れた範囲で様々な変形が可能である。
また、1次巻線と2次巻線は必ずしも別々に設
ける必要はなく、実開昭58−2621号あるいは実開
昭58−39507号に示されたもののように共通であ
つてもよい。
ける必要はなく、実開昭58−2621号あるいは実開
昭58−39507号に示されたもののように共通であ
つてもよい。
以上の通りこの発明によれば、磁性体部分の変
位による磁気抵抗変化と導電体部分の変位による
渦電流損に応じた等価的な磁気抵抗変化との相乗
効果により、変位に対する2次出力電圧レベルの
変化幅を大きくすることができ、精度の良い回転
位置検出が行えるようになる。
位による磁気抵抗変化と導電体部分の変位による
渦電流損に応じた等価的な磁気抵抗変化との相乗
効果により、変位に対する2次出力電圧レベルの
変化幅を大きくすることができ、精度の良い回転
位置検出が行えるようになる。
第1図はこの発明に係る回転位置検出位置の一
実施例を示す径方向の断面図、第2図は同実施例
におけるロータ部の一例を示す側面図、第3図は
同実施例における2次側出力電圧レベルと回転位
置との関係を例示するグラフ、第4図は同実施例
におけるロータ部の変更例を示す側面図、第5図
はこの発明の別の実施例を示す正面略図、第6図
は第5図の−線に沿う断面図、第7図はこの
発明の更に別の実施例を示す正面略図、第8図は
第7図の−線に沿う断面図、第9図はこの発
明の他の実施例を示す径方向の断面図、第10図
は第9図の−線に沿う断面図、第11図はこ
の発明の更に他の実施例を示す径方向の断面図、
第12図は第11図のロータ部の側面図、第13
図はこの発明の別の実施例を示す径方向の断面
図、第14図は第13図のロータ部の斜視図、第
15図はこの発明の更に別の実施例を示す径方向
の断面図、第16図は第15図の−線に沿う
断面図、第17図はこの発明の回転位置検出装置
を位相シフト方式によつて動作させ、回転位置に
応じた電気的位相シフト量の測定を行うための回
路の一例を示すブロツク図、である。 1,4,6,8,10,12,14……ステー
タ部、1A〜1D,4A〜4D,6A〜6D,8
A〜8D,10A〜10D,12A〜12,1
4A〜14……A〜D相に対応するステータ極
部、W1……1次巻線、W2……2次巻線、2,
5,7,9,11,13,15……ロータ部、2
a,5a,7a,9a,11a,13a,15a
……磁性体部分、2b,5b,7b,9b,11
b,13b,15b……導電体部分、3……回転
軸。
実施例を示す径方向の断面図、第2図は同実施例
におけるロータ部の一例を示す側面図、第3図は
同実施例における2次側出力電圧レベルと回転位
置との関係を例示するグラフ、第4図は同実施例
におけるロータ部の変更例を示す側面図、第5図
はこの発明の別の実施例を示す正面略図、第6図
は第5図の−線に沿う断面図、第7図はこの
発明の更に別の実施例を示す正面略図、第8図は
第7図の−線に沿う断面図、第9図はこの発
明の他の実施例を示す径方向の断面図、第10図
は第9図の−線に沿う断面図、第11図はこ
の発明の更に他の実施例を示す径方向の断面図、
第12図は第11図のロータ部の側面図、第13
図はこの発明の別の実施例を示す径方向の断面
図、第14図は第13図のロータ部の斜視図、第
15図はこの発明の更に別の実施例を示す径方向
の断面図、第16図は第15図の−線に沿う
断面図、第17図はこの発明の回転位置検出装置
を位相シフト方式によつて動作させ、回転位置に
応じた電気的位相シフト量の測定を行うための回
路の一例を示すブロツク図、である。 1,4,6,8,10,12,14……ステー
タ部、1A〜1D,4A〜4D,6A〜6D,8
A〜8D,10A〜10D,12A〜12,1
4A〜14……A〜D相に対応するステータ極
部、W1……1次巻線、W2……2次巻線、2,
5,7,9,11,13,15……ロータ部、2
a,5a,7a,9a,11a,13a,15a
……磁性体部分、2b,5b,7b,9b,11
b,13b,15b……導電体部分、3……回転
軸。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 1次交流信号によつて励磁されると共に2次
出力を取り出すための巻線手段を具えたステータ
部と、このステータ部に対して相対的に回転変位
可能に配されたロータ部とを具備したものにおい
て、 前記ロータ部が、 前記ステータ部に対する相対的回転変位に応じ
て、前記巻線手段を通る磁気回路の磁気抵抗を変
化せしめる形状を成した磁性体部分と、 前記磁気抵抗が最も増大せしめられる箇所を含
む所定の範囲において磁束に対して渦電流路を形
成し得るよう設けられ、前記磁性体部分よりも相
対的に弱磁性又は非磁性であると共に相対的に良
導電体から成る導電体部分と、 を含むものであることを特徴とする回転位置検出
装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24336284A JPS61122504A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | 回転位置検出装置 |
DE8585114579T DE3582783D1 (de) | 1984-11-20 | 1985-11-16 | Einrichtung zum erfassen der drehlage. |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP24336284A JPS61122504A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | 回転位置検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPS61122504A JPS61122504A (ja) | 1986-06-10 |
JPH0446362B2 true JPH0446362B2 (ja) | 1992-07-29 |
Family
ID=17102709
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP24336284A Granted JPS61122504A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | 回転位置検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPS61122504A (ja) |
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FR2705455B1 (fr) * | 1993-05-17 | 1995-07-07 | Valeo Systemes Dessuyage | Capteur de déplacement relatif par mesure de réluctance magnétique, capteur de couple utilisant un tel capteur et application à un système de direction assistée de véhicule. |
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EP3712565B1 (en) * | 2017-12-22 | 2022-06-08 | Matsuo Industries, Inc. | Rotation angle sensor |
-
1984
- 1984-11-20 JP JP24336284A patent/JPS61122504A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS61122504A (ja) | 1986-06-10 |
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