CN111630341A - 感应型旋转检测装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种具有适于促进小型化的简洁构造的旋转检测装置。磁响应部件(3)以与旋转体(2)一起旋转的方式沿着该旋转体的圆周配置于该旋转体之上，由在旋转轴方向上周期性地进行位移的线状的图案构成。定子(4)以非接触方式配置于旋转体(2)的周围，包含：1次线圈(5)，其卷绕于旋转体(2)的周围；以及2次线圈(6)，其沿着旋转体(2)的圆周形成多个周期的环路图案。对1次线圈(5)进行交流励磁，从2次线圈(6)输出与依赖于旋转体(2)的旋转位置的磁响应部件(3)的线状的图案和2次线圈(6)的所述环路图案的相对位置相应的感应输出交流信号。旋转检测装置(10)本身不具有1次线圈(5)，通过与具有1次线圈(5)的扭矩传感器(20)组合，能够构成复合型检测装置。

Description

感应型旋转检测装置
技术领域
本发明涉及感应型旋转检测装置，进一步地，涉及在与对旋转轴的扭矩进行检测的扭矩传感器进行了组合的状态下检测该旋转轴的旋转的复合型检测装置，能够应用于电动助力自行车的踏板曲轴的旋转检测或者汽车的转向轴的旋转检测等。
背景技术
关于将线圈(电感要素)作为检测要素使用的位置检测装置，以往已知有各种类型。从装置结构的小型化的观点出发，不使用通常的圆筒线圈，而是使用扁平的线圈。作为一个例子，专利文献1所示的是将在印刷基板之上配置成螺旋状的小的扁平线圈作为检测要素使用。作为其他例子，专利文献2～6所示的是通过在扁平的基板之上以描绘环路图案的方式配置导线，从而构成感应线圈。在位置检测装置中，与所述线圈磁耦合而相应于检测对象位置进行位移的磁响应部件(或者磁耦合部件)使用由铁这种强磁性体或者铜这种良导体构成的金属材料，形成其面积或者体积变化的形状。
另一方面，关于在汽车的转向轴中组合具有扭矩传感器和旋转检测装置的技术，以往也已知有各种。下述专利文献7～9示出其一个例子。在专利文献7或者8所示的是将感应型的扭矩传感器和感应型的旋转位置检测装置作为分别独立的结构，设置于转向轴。专利文献9所示的是在转向轴设置感应型的扭矩传感器，另一方面，经由变速齿轮机构而设置旋转角检测单元。关于在电动助力自行车的踏板曲轴中组合具有扭矩传感器和旋转检测装置的技术，以往也已知有各种。下述专利文献10～12示出其一个例子。
专利文献1：日本特开2010-122012号公报
专利文献2：日本特开平8-313295号公报
专利文献3：日本特开2006-112815号公报
专利文献4：日本特开2014-95651号公报
专利文献5：美国专利第6236199号说明书
专利文献6：美国专利申请公开第2002/0043972号说明书
专利文献7：日本特开2005-49180号公报
专利文献8：国际公开2013/089206号公报
专利文献9：日本特开2007-269281号公报
专利文献10：日本特开平8-276887号公报
专利文献11：日本特开平8-290794号公报
专利文献12：日本特开2017-206264号公报
发明内容
如专利文献1～6所示的在扁平的基板之上配置的线圈虽然适于线性位置检测装置，但不适于旋转位置检测装置。另外，在磁响应部件(或者磁耦合部件)的面积或者体积与检测对象位置相应地变化的结构中，难以使可动部分的结构小型化。
另外，如专利文献7～12所示的扭矩传感器与旋转检测装置的组合，由于各传感器或者检测装置由分别独立的结构构成，因此在使装置结构简化方面有限度。另外，在变速齿轮机构存在于旋转轴与旋转检测装置之间的结构中，由齿轮的齿隙引起的松动有可能降低控制性能。
本发明是鉴于上述问题而提出的，目的在于要提供一种具有适于在旋转型的检测装置中促进小型化的简洁构造的旋转检测装置，并且，以简化的结构提供一种在与扭矩传感器进行了组合的状态下对旋转轴的旋转进行检测的复合型检测装置。
本发明所涉及的旋转检测装置具有：磁响应部件，其以与旋转体一起旋转的方式沿着该旋转体的圆周配置于该旋转体之上，由在旋转轴方向上周期性地进行位移的线状的图案构成；以及定子，其以非接触方式配置于所述旋转体的周围，包含沿着所述旋转体的圆周形成多个周期的环路图案的2次线圈，其中，所述2次线圈被置于交流磁场，从所述2次线圈输出与依赖于所述旋转体的旋转位置的所述磁响应部件的线状的图案和所述2次线圈的所述环路图案的相对位置相应的感应输出交流信号。
根据本发明，在旋转体之上配置的磁响应部件由在旋转轴方向上周期性地进行位移的线状的图案构成，因此，构造简洁，适于在检测装置中促进小型化。另外，在定子的线圈结构中，构成为2次线圈沿着所述旋转体的圆周形成多个周期的环路图案，因此，适于沿着旋转体的圆周紧凑地装备。这样，能够提供具有适于在旋转型的检测装置中促进小型化的简洁构造的旋转检测装置。
所述旋转体可以是在作为旋转检测对象的机械或者装置内设置的旋转轴本身。因此，能够省略或者简化旋转检测装置中的专用的转子部件，有助于检测装置整体进一步的小型化。所述定子也可以包含用于产生所述交流磁场的1次线圈。该1次线圈可以由在所述旋转体的周围卷绕的圆筒线圈构成，由此，能够通过简洁的结构使旋转体的周围产生所需的足够的交流磁场。作为其他例子，所述定子也可以不包含所述1次线圈，而是使得该旋转检测装置与包含用于产生所述交流磁场的1次线圈的其他检测装置接近地配置。在该情况下，所述定子所包含的所述2次线圈被置于从所述其他检测装置的1次线圈泄漏的交流磁场。
例如，可以通过将该旋转检测装置与对在能够旋转的轴产生的扭转扭矩进行检测的扭矩传感器进行组合，构成复合型检测装置。在该情况下，所述扭矩传感器可以构成为至少包含用于产生交流磁场的1次线圈，由此，能够使该扭矩传感器作为所述其他检测装置起作用。换言之，发明所涉及的复合型检测装置的特征在于，具有：扭矩传感器，其检测在能够旋转的轴(旋转体)产生的扭转扭矩，且至少包含用于产生交流磁场的1次线圈；以及旋转检测装置，其用于检测所述轴的旋转，所述旋转检测装置具有：磁响应部件，其沿着与所述轴一起旋转的旋转体的圆周配置于该旋转体之上，由在旋转轴方向上周期性地进行位移的线状的图案构成；以及定子，其以非接触方式配置于所述旋转体的周围，包含沿着所述旋转体的圆周形成多个周期的环路图案的2次线圈，所述2次线圈被置于从所述扭矩传感器的所述1次线圈泄漏的所述交流磁场，从所述旋转检测装置的所述2次线圈输出与依赖于所述旋转体的旋转位置的所述磁响应部件的线状的图案和所述2次线圈的所述环路图案的相对位置相应的感应输出交流信号。
根据本发明所涉及的复合型检测装置，由于旋转检测装置不具有专用的1次线圈，所述定子仅包含2次线圈即可，因此，能够简化旋转检测装置的构造。另外，在旋转体之上配置的磁响应部件由在旋转轴方向上周期性地进行位移的线状的图案构成，因此，构造简洁，适于在旋转检测装置中促进小型化。另外，在定子的线圈结构中构成为，2次线圈沿着所述旋转体的圆周形成多个周期的环路图案，因此，适于沿着旋转体的圆周紧凑地装备。这样，能够提供具有适于促进小型化的简洁构造的复合型检测装置。并且，由于不需要变速齿轮机构，因此不会因齿轮的齿隙而引起控制性能的降低。
附图说明
图1的(a)是表示本发明的一个实施例所涉及的旋转检测装置的外观的概略斜视图，(b)是对该旋转检测装置的主要部分进行分解表示的概略斜视图。
图2的(a)是对2次线圈的环路图案进行展开例示的图，(b)是对磁响应部件的图案进行展开例示的图，(c)～(e)是对位于与(b)不同的旋转位置时的磁响应部件的图案进行展开例示的图，(f)是表示2次线圈的感应输出交流信号在旋转1周(1个圆周)的电平变化的一个例子的图，(g)是表示2次线圈的感应输出交流信号在旋转1周(1个圆周)的电平变化的其他例子的图，(h)是对基于2次线圈的感应输出交流信号在旋转1周(1个圆周)的电平变化而生成的旋转速度检测用的脉冲波形进行例示的图。
图3的(a)是表示用于基于2次线圈的感应输出交流信号得到表示旋转位置的数据的电路例的图，(b)是表示用于基于2次线圈的感应输出交流信号得到表示旋转速度的数据的电路例的图。
图4是将两个2次线圈重合配置于环状的基板之上的实施例中的各2次线圈的环路图案的展开图。
图5是表示将磁响应部件的线状图案形成为正弦波状的例子的展开图。
图6是表示2次线圈的环路图案的其他例子的展开图。
图7为表示通过将本发明所涉及的旋转检测装置与具有交流磁场产生功能的其他传感器进行组合，构成为复合型检测装置的实施例的概略外观斜视图。
具体实施方式
在图1中，(a)是表示本发明的一个实施例所涉及的旋转检测装置1的外观的概略斜视图，(b)是对该旋转检测装置1的主要部分进行分解表示的概略斜视图。旋转检测装置1对旋转体2的旋转位置进行检测，由以与该旋转体2一起旋转的方式沿着该旋转体2的圆周配置于该旋转体2之上的磁响应部件3、和以非接触方式配置于该旋转体2的周围的定子4构成。在图1(a)中，箭头R表示旋转体2的旋转方向，箭头A表示旋转轴方向。磁响应部件3由在旋转方向R以及旋转轴方向A上周期性地进行位移的线状的图案构成，由铁或铁氧体这种强磁性体材料、或者铜或铝这种良导电体材料构成。在旋转体2的材料是铁这种磁性体的情况下，作为磁响应部件3可以使用良导电体材料。作为其他例子，在旋转体2的材料是铝这种导电体的情况下，作为磁响应部件3可以使用磁性体材料。该磁响应部件3的图案能够通过镀敷、印刷或者烘烤等适当的加工技法直接形成于旋转体2的圆周面。作为其他例子，磁响应部件3的图案也可以形成于由非磁响应材料构成的适当的膜之上，通过将这样的膜经由粘接剂粘贴于旋转体2的圆周面，能够将该磁响应部件3的图案配置于旋转体2之上。此外，旋转体2也可以不是旋转检测装置1的专用部件，而是在应用该旋转检测装置1的(即，作为旋转检测对象的)机械、构造、装置或者设备中的旋转轴本身，即，作为旋转检测对象的旋转轴本身。因此，能够省略或者简化旋转检测装置1中的专用的转子部件，有助于检测装置整体的小型化。
定子4包含：1次线圈5，其卷绕于旋转体2的周围；以及2次线圈6，其沿着该旋转体2的圆周形成多个周期的环路图案。典型地，2次线圈6能够通过将由引线(导体)构成的规定的环路图案印刷配线于具有圆周面的环状的绝缘性的基板7之上而构成。即，2次线圈6的环路图案形成于沿着旋转体2的圆周弯曲的基板7的圆周面之上。1次线圈5可以由熟知的圆筒线圈构成。在由圆筒线圈构成的1次线圈5的内部配置具有2次线圈6的环状的基板7，由此构成定子4的线圈组件。而且，该定子4的线圈组件嵌装于旋转体2，在将在该旋转体2之上配置的磁响应部件3的部分插入于线圈组件内的状态下被固定。如通常所知，在1次线圈5的输入端子施加一定频率的交流信号(例如sinωt)，在线圈组件中形成交流磁场。在这样将旋转检测装置1设置于旋转体2的规定位置的状态下，如果旋转体2旋转，则磁响应部件3的图案与该旋转位置相应地相对于定子4的线圈组件相对地进行位移，1次线圈5与2次线圈6之间的磁耦合度与该相对的位移相应地发生变化，从2次线圈6的输出端子得到与旋转位置相应的输出信号。
图2(a)是将在环状的基板7之上配置的2次线圈6的环路图案展开而进行例示的图。2次线圈6在环状的基板7的1个圆周上形成有多个周期的环路图案。详细而言，2次线圈6由连接于两个输出端子O1、O2之间的、作为整体的一系列引线(导体)构成，该引线以规定的图案蜿蜒并且在环状基板7的1个圆周的行程中走线而折返(往复)，由此形成4个环路区域L1、L2、L3、L4。各环路区域L1、L2、L3、L4的旋转方向R的长度(幅度)大致是圆周的1/4。在图2(a)的例子中，各1个环路区域L1、L2、L3、L4包含上线up1、up2、up3、up4和下线dn1、dn2、dn3、dn4，各上线up1、up2、up3、up4与相邻的环路区域的下线dn1、dn2、dn3、dn4相连，各下线dn1、dn2、dn3、dn4与相邻的环路区域的上线up1、up2、up3、up4相连。由此，在各环路区域L1、L2、L3、L4中，在某个瞬间流过上下的相对的引线(即，上线和下线)的电流的方向如图中箭头所例示的那样，相互反向。此外，希望注意的是图中箭头所例示的电流的方向从输出端子O1、O2之间看是相同的方向。此外，在图2(a)的例子中，2次线圈6形成大致呈矩形状蜿蜒的环路图案。由此，在各环路区域L1、L2、L3、L4中，上线up1、up2、up3、up4在该区域的上边大致呈直线状延伸，下线dn1、dn2、dn3、dn4在该区域的下边大致呈直线状延伸。
另一方面，在2次线圈6的各环路区域L1、L2、L3、L4中，与来自1次线圈5的交流磁场相应地感应的电流的方向在上线up1、up2、up3、up4和下线dn1、dn2、dn3、dn4中是相同方向。因此，例如，在环路区域L1中，当在上线up1和下线dn1中感应出相同量的电流时，这些感应电流相互抵消，该环路区域L1部分的感应电流的合计为0。或者，在环路区域L1的上线up1与下线dn1中感应的电流不同时，在该环路区域L1的部分产生这些感应电流的差分。这样，上线up1、up2、up3、up4和下线dn1、dn2、dn3、dn4的感应电流的差分在各环路区域L1、L2、L3、L4的部分产生，它们的合计在2次线圈6的输出端子O1、O2之间产生。
图2(b)是将在旋转体2之上沿着圆周方向配置的磁响应部件3的图案展开进行例示的图。作为一个例子，磁响应部件3的线状图案由在1个圆周上以2个周期在旋转轴A方向上周期性地进行位移的矩形波状的图案构成。在展开图中，两端的部分3a和3a’是同一部分。即，磁响应部件3的2个周期变化图案连接成环状。磁响应部件3的矩形图案的1个周期包含在旋转方向R上呈直线状延伸的上边部分3up1、3up2和在旋转方向R上呈直线状延伸的下边部分3dn1、3dn2。上边部3up1、3up2与下边部分3dn1、3dn2在旋转方向R以及轴向A这两方上偏置。上边部分3up1、3up2以及下边部分3dn1、3dn2各自的旋转方向R的长度(幅度)是圆周的1/4。
对图2(a)所示的2次线圈6的环路区域L1、L2、L3、L4与图2(b)所示的磁响应部件3的图案的对应关系进行说明。如图2(a)和(b)所示，为方便起见，将磁响应部件3的图案的上边部分3up1与环路区域L1大致一致、下边部分3dn1与环路区域L2大致一致、上边部分3up2与环路区域L3大致一致、下边部分3dn2与环路区域L4大致一致的状态称为同相状态。如果观察环路区域L1，则由于磁响应部件3的上边部分3up1在上线up1的全域重叠，因此在上线up1流过最大的感应电流，另一方面，由于没有在下线dn1重叠磁响应部件3，因此下线dn1的感应电流是0。因此，上线up1的感应电流不被减去而流过。关于环路区域L2，由于磁响应部件3的下边部分3dn1在下线dn2的全域重叠，因此在下线dn2流过最大感应电流，另一方面，由于没有在上线up2重叠磁响应部件3，因此上线up2的感应电流是0。因此，下线dn2的感应电流不被减去而流过，与上线up1的感应电流同相地相加。环路区域L3与所述环路区域L1同样地动作，环路区域L4与所述环路区域L2同样地动作。可以说在该状态下各环路区域L1、L2、L3、L4中的磁耦合度是正的最大值。因此，在该情况下，在2次线圈6的输出端子O1、O2之间产生最大电平的感应输出交流信号。
图2(c)是表示旋转体2从图2(b)的位置仅位移了与磁响应部件3的图案的1/4周期相当的距离的状态的展开图。如果以2π表示磁响应部件3的图案的1个周期，则与磁响应部件3的图案的1/4周期相当的距离以π/2表示。在该情况下，图2(c)所示的磁响应部件3的图案相对于图2(a)所示的2次线圈6的环路区域L1、L2、L3、L4的相对位置关系与上述同相状态相比，成为错开了1/4周期的状态。在该情况下，各环路区域L1、L2、L3、L4中的磁耦合度为正负同值而抵消，2次线圈6的输出端子O1、O2之间的感应输出交流信号的电平为0。
图2(d)是表示旋转体2仅从图2(b)的位置位移了与磁响应部件3的图案的1/2周期相当的距离的状态的展开图。与磁响应部件3的图案的1/2周期相当的距离以π表示。在该情况下，图2(d)所示的磁响应部件3的图案相对于图2(a)所示的2次线圈6的环路区域L1、L2、L3、L4的相对位置关系与上述同相状态相比，成为错开了1/2周期的状态(即反相状态)。在该情况下，各环路区域L1、L2、L3、L4的磁耦合度为负的最大值。因此，在该情况下，在2次线圈6的输出端子O1、O2之间产生最大电平的感应输出交流信号。但是，在图2(d)的位置关系中产生的最大电平的感应输出交流信号的电相位，与在所述图2(b)的位置关系中产生的最大电平的感应输出交流信号的电相位反相。
图2(e)是表示旋转体2仅从图2(b)的位置位移了与磁响应部件3的图案的3/4周期相当的距离的状态的展开图。磁响应部件3的图案的相当于3/4周期的距离以3π/2表示。在该情况下，图2(e)所示的磁响应部件3的图案相对于图2(a)所示的2次线圈6的环路区域L1、L2、L3、L4的相对位置关系与上述同相状态相比，成为错开了3/4周期的状态。在该情况下，各环路区域L1、L2、L3、L4的磁耦合度为正负同值而抵消，2次线圈6的输出端子O1、O2之间的感应输出交流信号的电平为0。
如上所述，2次线圈6的输出端子O1、O2之间的感应输出交流信号的电平，以与在旋转体2设置的磁响应部件3的图案的1个周期相当的旋转位移为1个周期，周期性地变化。因此，2次线圈6的输出端子O1、O2之间的感应输出交流信号的电平表示与旋转体2的旋转位置相关联的值，因此能够基于该2次线圈6的输出端子O1、O2之间的感应输出交流信号对旋转体2的旋转位置和/或旋转速度进行检测。
图2(f)表示随着旋转体2旋转1周(1个圆周)的位移而产生的2次线圈6的输出端子O1、O2之间的感应输出交流信号的电平变化的一个例子，表示以能够得到大致正弦函数特性(sinθ)的电平变化的方式设计了磁响应部件3的图案与2次线圈6的环路区域L1、L2、L3、L4等的关系的例子。在该情况下，由于旋转体2每旋转1周(1个圆周)时磁响应部件3的图案配置有2个周期，因此上述正弦函数特性(sinθ)的角度变量θ在旋转体2每旋转1周(1个圆周)时在4π的范围变化。即，在2次线圈6的输出端子O1、O2之间的输出信号中，产生以绝对值表示旋转体2旋转四分之一周的范围的旋转位置的电平变化。表示该正弦函数特性(sinθ)的电平的数据如公知的那样，通过对2次线圈6的输出端子O1、O2之间的感应输出交流信号(例如sinθsinωt)进行整流而得到。
图2(g)表示随着旋转体2旋转1周(1个圆周)的位移而产生的2次线圈6的输出端子O1、O2之间的感应输出交流信号的电平变化的另一例，表示以能够得到大致三角波函数特性的电平变化的方式设计了磁响应部件3的图案与2次线圈6的环路区域L1、L2、L3、L4等的关系的例子。在该情况下，由于磁响应部件3的图案也是在旋转体2每旋转1周(1个圆周)时配置有2个周期，因此，上述三角波函数的角度变量θ在旋转体2每旋转1周(1个圆周)时在4π的范围变化。即，在2次线圈6的输出端子O1、O2之间的输出信号中，产生以绝对值表示旋转体2旋转四分之一周的范围的旋转位置的电平变化。表示该三角波函数的角度变量θ的数据也如公知那样，通过对2次线圈6的输出端子O1、O2之间的感应输出交流信号进行整流而得到。
在图2(f)以及(g)中，纵轴的+区域和-区域表示2次线圈6的输出端子O1、O2之间的感应输出交流信号的电相位相互反相。即，-区域的感应输出交流信号的电平的电相位与+区域的感应输出交流信号的电平的电相位反相。此外，2次线圈6的输出端子O1、O2之间的感应输出交流信号的电平变化的函数特性不限于图2(f)或者(g)所示的正弦函数特性或者三角波函数特性，能够任意地设计。
为了得到表示旋转体2的旋转位置的数据，如图3(a)所示，可以将2次线圈6的输出端子O1、O2之间的感应输出交流信号输入至整流电路11。整流电路11对该感应输出交流信号进行整流，检测其振幅电平(输出表示振幅电平的直流电压)。整流电路11是基于检测从2次线圈6输出的上述感应输出交流信号的振幅电平而得到表示上述旋转体2的旋转位置的数据的电路。并不限于输出表示振幅电平的直流电压的整流电路11，也可以使用对该感应输出交流信号的振幅电平进行数字检测的电路。
下面，参照图2(h)以及图3(b)说明旋转体2的旋转速度的测定例。图3(b)表示旋转速度用的电路结构例。将2次线圈6的输出端子O1、O2之间的感应输出交流信号输入至电平比较电路12，在该感应输出交流信号的振幅电平大于规定的基准电压Vr时，从电平比较电路12产生输出电压。如图2(f)、(g)所示，该基准电压Vr是比在图2(b)以及(d)所示的位置关系中产生的感应输出交流信号的最大电平小的适当的值。电平比较电路12的输出电压被输入至脉冲成形电路13，去除交流信号分量而成形为平滑化的脉冲波形。图2(h)例示从脉冲成形电路13输出的脉冲波形。在图2的例子中，旋转体2每旋转1周时产生4个脉冲波形。从脉冲成形电路13输出的脉冲波形被输入至转速计数电路14。转速计数电路14对从脉冲成形电路13输出的脉冲波形的数量进行计数，根据规定的每单位时间的脉冲计数来检测旋转速度。电平比较电路12、脉冲成形电路13以及转速计数电路14作为与从2次线圈6输出的所述感应输出交流信号的振幅电平相应地生成脉冲波形信号，并基于该脉冲波形信号得到表示旋转体2的旋转速度的数据的电路起作用。
在上述实施例中，在环状的基板7之上仅设置一个2次线圈6，但不限于此，也可以在使圆周方向的角度配置相互错开的状态下，将大于或等于两个2次线圈6配置于所述环状的基板7之上。例如，在图4中表示使两个2次线圈6a、6b重合配置于所述环状的基板7之上的情况下的各2次线圈6a、6b的展开图，(a)是2次线圈6a的展开图，(b)是2次线圈6b的展开图。各2次线圈6a、6b可以由与上述图2(a)所示的2次线圈6相同的图案构成，但其圆周方向的角度配置为，相互错开与磁响应部件3的图案的1/4周期相当的距离π/2。由此，如果一个2次线圈6a(或者6b)的输出端子O1、O2之间的感应输出交流信号的电平变化特性是正弦函数特性，则能够设计成另一个2次线圈6b(或者6a)的输出端子O1、O2之间的感应输出交流信号的电平变化特性是余弦函数特性。即，能够从两个2次线圈6a、6b得到针对旋转位移分量θ表示正弦函数振幅特性的感应输出交流信号sinθsinωt和针对旋转位移分量θ表示余弦函数振幅特性的感应输出交流信号cosθsinωt。由于这与公知的旋转变压器型的旋转检测装置是相同的输出信号，因此能够将具有这样的2个2次线圈6a、6b的本发明所涉及的旋转检测装置应用于与公知的旋转变压器型的旋转检测装置相同的用途。
磁响应部件3的线状图案不限于图示的矩形图案，只要是周期性地进行位移的线状，则也可以是正弦波状或者三角波状等其他任意形状。另外，每1个圆周的周期数也可以任意设计。图5是表示将磁响应部件3的线状图案形成为正弦波状的例子的展开图。
2次线圈6、6a、6b的环路图案的形状也不限于图示的矩形，可以是正弦波状或者三角波状等其他任意的形状。图6(a)表示将2次线圈6的环路图案形成为正弦波状的例子。在图6(a)的情况下，磁响应部件3的线状图案也可以是图5那样的正弦波状。图6(b)表示以扁平的螺旋状的图案形成了2次线圈6的各环路区域L1、L2、L3、L4的例子。在图6(b)的情况下，各相邻的环路区域L1、L2、L3、L4的螺旋图案的卷绕方向如图中箭头所示，为相互相反的方向。此外，在使用如图6(b)所示的由螺旋图案状的环路区域L1、L2、L3、L4构成的2次线圈6的情况下，磁响应部件3的线形图案也可以适当变形为与其相适应。例如，在磁响应部件3的矩形图案中，仅上边部分3up1、3up2与螺旋图案状的环路区域L1、L2、L3、L4对应，下边部分3dn1、3dn2不与螺旋图案状的环路区域L1、L2、L3、L4对应。
在上述实施例中，为了便于说明，说明旋转检测装置1纯粹地对旋转体2旋转不满1周(1个圆周)的范围的旋转位置进行检测的例子。但是，不限于此，无论是按照本技术领域中已知的技术纯粹地对旋转体2旋转1周(1个圆周)的范围的旋转位置进行检测的情况，还是纯粹地对旋转体2旋转大于或等于1周(1个圆周)的范围的旋转位置进行检测的情况，都能够应用按照本发明的旋转检测装置的技术思想。
本发明所涉及的旋转检测装置1通过与具有交流磁场产生功能的其他检测装置(传感器)组合而使用，能够省略1次线圈5。图7是表示其一个例子的概略外观斜视图，表示通过将所述旋转检测装置1与作为所述其他检测装置(传感器)起作用的扭矩传感器20组合，从而构成复合型检测装置10的例子。该复合型检测装置10构成为进行电动助力型自行车(未图示)的踏板曲柄(未图示)的曲轴的扭矩以及转速检测。在该情况下，该曲轴作为所述旋转体2起作用。在图中，在箭头2A以及2B的方向上分别连接有左右的踏板曲柄(未图示)，在该曲轴(旋转体2)的规定部位配置有主动链轮(未图示)。如所公知的那样，主动链轮构成成对后轮驱动用的链条(未图示)进行驱动，该链条还与动力辅助用的链轮(未图示)进行接合。该动力辅助用的链轮由电动机(未图示)驱动。如所公知的那样，在电动助力自行车中具有如下的结构，即，检测骑手的踏板踩踏力，并且检测曲柄转速以及车速，基于检测出的踩踏力和曲柄转速以及车速等，确定应由所述电动机辅助的动力，以生成该确定的动力的方式驱动该电动机。
在图7中，扭矩传感器20设置于所述曲轴(旋转体2)，以通过检测在该曲轴产生的扭转扭矩而检测所述踏板踩踏力的方式起作用。该扭矩传感器20的具体结构只要具有至少生成交流磁场的1次线圈，则可以由任意的结构构成。作为一个例子，扭矩传感器20可以是利用磁致伸缩效果来检测在所述曲轴(旋转体2)产生的扭转的磁致伸缩环式扭矩传感器。扭矩传感器20包含环状的磁致伸缩件21，该磁致伸缩件21以与曲轴(旋转体2)一起旋转的方式配置，在该磁致伸缩件21的规定部位沿着圆周形成有2列滚花图案(凹凸)，与各滚花图案对应地设置有检测线圈22以及23。各检测线圈22以及23通过交流信号被励磁而形成交流磁场，生成与对应的磁致伸缩件21的磁致伸缩效果相应的检测信号。如所公知的那样，基于从上述检测线圈22以及23得到的检测信号，对曲轴(旋转体2)的扭转(扭矩)进行检测。
扭矩传感器20中的检测线圈22以及23还作为本发明所涉及的旋转检测装置1中的1次线圈起作用。即，将本发明所涉及的旋转检测装置1设置于扭矩传感器20附近，置于检测线圈22以及23产生的交流磁场的影响下。在图7的例子中，在两个检测线圈22以及23之间配置本发明所涉及的旋转检测装置1。在该情况下，旋转检测装置1具有定子4和磁响应部件3，该磁响应部件3以与曲轴(旋转体2)一起旋转的方式配置，定子4具有配置了2次线圈6的环状的基板7，但不具有专用的1次线圈5。由于不具有专用的1次线圈5，因此，能够简化旋转检测装置1的构造。此外，磁响应部件3以及2次线圈6的结构与上述实1施例所示的结构相同，以同样的动作进行旋转检测。该旋转检测装置1用作踏板曲柄的转速(旋转速度)传感器，但也能够用于踏板曲柄的旋转位置(角度)的检测。
在将本发明所涉及的旋转检测装置1与具有交流磁场产生功能的其他传感器组合而使用的情况下，不限于电动助力型的自行车的踏板曲柄转速检测，还能够应用于其他的任意用途。例如，也可以将本发明所涉及的旋转检测装置1与在汽车的方向盘的转向轴设置的扭矩传感器组合使用。即，通过将本发明所涉及的复合型检测装置10与汽车的方向盘的转向轴(作为所述旋转体2起作用)关联设置，从而能够通过简化的结构有效地进行转向扭矩和转向操纵角的检测。此外，扭矩传感器20不限于上述那样的磁致伸缩式传感器，只要是至少包含用于产生交流磁场的1次线圈的类型，则也可以是基于任何检测原理的传感器。

Claims (15)

1.一种旋转检测装置，其具有：
磁响应部件，其以与旋转体一起旋转的方式沿着该旋转体的圆周配置于该旋转体之上，由在旋转轴方向上周期性地进行位移的线状的图案构成；以及
定子，其以非接触方式配置于所述旋转体的周围，并且包含沿着所述旋转体的圆周而形成多个周期的环路图案的2次线圈，
所述2次线圈被置于交流磁场，从所述2次线圈输出与依赖于所述旋转体的旋转位置的所述磁响应部件的线状的图案、和所述2次线圈的所述环路图案的相对位置相应的感应输出交流信号。
2.根据权利要求1所述的旋转检测装置，其中，
所述旋转体是在作为旋转检测对象的机械或者装置内设置的旋转轴本身。
3.根据权利要求1或2所述的旋转检测装置，其中，
所述2次线圈的所述环路图案形成于沿着所述旋转体的圆周弯曲的基板的圆周面之上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转检测装置，其中，
所述磁响应部件的线状图案为矩形波状。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转检测装置，其中，
所述磁响应部件的线状图案是正弦波状。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的旋转检测装置，其中，
所述磁响应部件通过镀敷、印刷或者烘烤而直接形成于所述旋转体的圆周面。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的旋转检测装置，其中，
所述磁响应部件形成于由非磁响应材料构成的膜之上，通过将该膜贴于所述旋转体的圆周面之上而配置于该旋转体之上。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的旋转检测装置，其中，
所述定子包含用于产生所述交流磁场的1次线圈。
9.根据权利要求8所述的旋转检测装置，其中，
所述1次线圈由在所述旋转体的周围卷绕的圆筒线圈构成。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的旋转检测装置，其中，
所述旋转检测装置与包含用于产生所述交流磁场的1次线圈的其他检测装置接近地配置，
所述2次线圈被置于从该其他检测装置的所述1次线圈泄漏的所述交流磁场。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的旋转检测装置，其中，
还具有电路，该电路基于对从所述2次线圈输出的所述感应输出交流信号的振幅电平进行检测，而得到表示所述旋转体的旋转位置的数据。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的旋转检测装置，其中，
还具有电路，该电路与从所述2次线圈输出的所述感应输出交流信号的振幅电平相应地生成脉冲波形信号，基于该脉冲波形信号得到表示所述旋转体的旋转速度的数据。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的旋转检测装置，其中，
所述定子包含2个所述2次线圈，在该2个2次线圈之间，所述环路图案在所述旋转体的圆周上相互错开，从一个2次线圈产生针对旋转位置而显示正弦函数振幅特性的感应输出交流信号，从另一个2次线圈产生针对旋转位置而显示余弦函数振幅特性的感应输出交流信号。
14.一种复合型检测装置，其具有：
权利要求10所述的旋转检测装置，其构成为对作为所述旋转体起作用的轴的旋转进行检测；以及
扭矩传感器，其检测在所述轴产生的扭转扭矩，
所述扭矩传感器作为所述其他检测装置起作用。
15.根据权利要求14所述的复合型检测装置，其中，
所述轴是电动助力自行车的踏板曲轴或者汽车的转向轴。
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